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

Aug 28, 2023

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 14656 (2022) Citar este artigo

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Nos últimos tempos, os nanocompósitos de biopolímero-óxido metálico têm ganhado destaque na atenuação de tóxicos ambientais da fase aquosa. Mas os nanocompósitos de biopolímeros à base de óxido de lantanídeos foram pouco avaliados quanto ao seu potencial de adsorção. Um novo adsorvente nanocompósito 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 reticulador e Er2O3 como agente de reforço. A eficácia adsortiva do nanocompósito GG-PAAm/Er2O3 foi avaliada usando o azul do nilo (NB) como corante modelo de poluente 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 de energia dispersiva (SEM–EDX ) e microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM). Os parâmetros ótimos 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 de batelada. Os dados de equilíbrio para 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 ativamente monocamada sobre 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 NB validaram a endotérmica, uma aleatoriedade aumentada em interface GG-PAAm/Er2O3–NB e espontaneidade e viabilidade do processo, respectivamente. O nanocompósito gasto foi efetivamente regenerado com NaOH e pode ser reutilizado com eficiência por cinco execuções, demonstrando o alto potencial de reutilização do nanocompósito. A eficiência de remoção louvável e a alta capacidade de reutilização do GG-PAAm/Er2O3 NC o recomendaram como um adsorvente altamente competente para corantes catiônicos, particularmente a diminuição de NB de resíduos aquosos.

O controle da deterioração ambiental dos recursos aquáticos resultante da descarga amplificada de efluentes líquidos devido ao rápido desenvolvimento industrial e crescimento populacional global emergiu como um dos maiores desafios nas últimas décadas. Muitas indústrias, como têxtil, couro, curtume, cosméticos, tintas ou plásticos, são os principais contribuintes de poluentes coloridos. A vasta utilização de corantes sintéticos, que em sua maioria são pouco degradáveis ​​e ambientalmente persistentes devido às suas estruturas moleculares complexas, nas indústrias têxteis emancipa grande quantidade de operações de pós-tingimento e acabamento carregadas de água com corantes. A liberação de corantes não gastos nos corpos receptores não apenas piora a qualidade da água, mas apresenta um resultado prejudicial, incluindo fotossíntese prejudicada dos ecossistemas aquáticos e influência cancerígena, mutagênica ou teratogênica na biota aquática e nos seres humanos1,2,3. A maioria dos corantes, ao serem ingeridos, são responsáveis ​​por diversas doenças como tontura, vômito, tremores, náusea, cianose e icterícia. O contato direto pode resultar em problemas alérgicos, irritação da pele e queimaduras oculares 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 vistas a proteger a sustentabilidade ambiental e reduzir os graves riscos à 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 à 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 na garganta, vermelhidão e ressecamento da pele e aberrações cromossômicas. Portanto, é essencial descolorir os efluentes contendo o perigoso azul do nilo de forma eficaz antes de descarregá-los no sistema aquático7.