Confisco eficiente de fase líquida de azul do Nilo usando um novo nanocompósito híbrido sintetizado a partir de goma guar

Aug 01, 2023

Scientific Reports volume 12, Artigo número: 14656 (2022) Citar este artigo

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Nos últimos tempos, nanocompósitos de biopolímero-óxido metálico ganharam importância proeminente na atenuação de tóxicos ambientais da fase aquosa. Mas os nanocompósitos de biopolímeros à base de óxido de lantanídeo foram pouco avaliados quanto ao seu potencial de adsorção. Um novo adsorvente nanocompósito de goma guar-poliacrilamida / óxido de érbio (GG-PAAm / Er2O3 NC) foi sintetizado por copolimerização de goma guar (GG) e acrilamida (AAm) utilizando NN'-metilenobisacrilamida como reticulante e Er2O3 como agente de reforço. A eficácia adsortiva do nanocompósito GG-PAAm/Er2O3 foi avaliada utilizando azul do Nilo (NB) como corante poluente modelo do sistema aquático. O adsorvente preparado foi caracterizado por espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise de difração de raios X (XRD), análise de Brunauer-Emmett-Teller (BET), análise termogravimétrica, microscopia eletrônica de varredura-espectroscopia de raios X dispersiva de energia (SEM-EDX ) e microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM). Os parâmetros ideais do processo, que incluem dosagem (0,8 g/L), tempo de agitação (40 min), pH inicial da solução (6) e concentração inicial de NB (80 mg/L) foram determinados por metodologia em lote. Os dados de equilíbrio para o confisco de NB foram melhor expressos pelo modelo de isoterma de Langmuir, com eficácia máxima de adsorção (Qm) de 225,88 mg NB/g demonstrando a adsorção ativa em monocamada em superfície homogênea de GG-PAAm/Er2O3 NC. A cinética do processo de sorção de NB em GG-PAAm/Er2O3 NC foi confiável com o modelo de pseudo-segunda ordem. Parâmetros termodinâmicos como ΔH° (15–17 kJ/mol) e ΔS° (0,079–0,087 kJ/mol/K) e − ΔG° (8,81–10,55 kJ/mol) para RN validaram a endotérmica, uma maior aleatoriedade em a interface GG-PAAm/Er2O3-NB e espontaneidade e viabilidade do processo, respectivamente. O nanocompósito gasto foi efetivamente regenerado com NaOH e pôde ser reutilizado proficientemente por cinco execuções, demonstrando o alto potencial de reutilização do nanocompósito. A louvável eficiência de remoção e alta reutilização do GG-PAAm/Er2O3 NC recomendaram que ele fosse um adsorvente altamente competente para corantes catiônicos, particularmente a diminuição de NB de resíduos aquosos.

O controlo da deterioração ambiental dos recursos aquáticos resultante da descarga amplificada de efluentes líquidos devido ao rápido desenvolvimento industrial e ao crescimento da população global emergiu como uma das principais tarefas desafiadoras nas últimas décadas. Muitas indústrias, como a têxtil, o couro, o curtume, os cosméticos, as tintas ou os plásticos, são os principais contribuintes de poluentes coloridos. A vasta utilização de corantes sintéticos, que são na sua maioria pouco degradáveis ​​e ambientalmente persistentes devido às suas estruturas moleculares complexas, nas indústrias têxteis emancipa uma enorme quantidade de água carregada de corantes após as operações de tingimento e acabamento. A libertação de corantes não gastos nos corpos receptores não só piora a qualidade da água, mas apresenta um resultado prejudicial, incluindo a fotossíntese prejudicada dos ecossistemas aquáticos e a influência cancerígena, mutagénica ou teratogénica na biota aquática e nos seres humanos1,2,3. A maioria dos corantes, ao serem ingeridos, são responsáveis ​​por diversas doenças como tonturas, vômitos, tremores, náuseas, cianose e icterícia. O contato direto pode resultar em problemas alérgicos, irritação na pele e queimaduras nos olhos que podem danificar permanentemente a córnea. Se inalados, podem causar dificuldade respiratória, sudorese profusa, dor abdominal e hipermotilidade2. Nas últimas décadas, muita atenção tem sido dada à mitigação dos contaminantes coloridos com vista a proteger a sustentabilidade ambiental e reduzir os graves riscos para a saúde associados aos corantes industriais4,5. O azul do Nilo (NB) é um corante azo amplamente aplicado para tingimento nas indústrias têxteis. Muitos problemas relacionados com a saúde, incluindo irritação da pele, dermatite, reações alérgicas nos olhos e doenças respiratórias, estão associados à sua presença na água6. Pode causar sonolência, estimulação do sistema digestivo, sensação de frio, irritação na boca e garganta, vermelhidão e ressecamento da pele e aberrações cromossômicas. Portanto, é essencial descolorir eficazmente os efluentes que contêm o perigoso azul do Nilo antes de descarregá-los no sistema aquático7.