Efficiente confisca in fase liquida del blu del Nilo utilizzando un nuovo nanocomposito ibrido sintetizzato da gomma guar

Aug 28, 2023

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 14656 (2022) Citare questo articolo

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In tempi recenti, i nanocompositi biopolimero-ossido metallico hanno acquisito un’importanza fondamentale nell’attenuazione delle sostanze tossiche ambientali dalla fase acquosa. Ma i nanocompositi biopolimerici a base di ossido di lantanide sono stati scarsamente valutati per il loro potenziale di adsorbimento. Un nuovo adsorbente nanocomposito gomma guar-poliacrilammide/ossido di erbio (GG-PAAm/Er2O3 NC) è stato sintetizzato mediante copolimerizzazione di gomma guar (GG) e acrilammide (AAm) utilizzando NN′-metilenebisacrilammide come reticolante ed Er2O3 come agente rinforzante. L'efficacia adsorbente del nanocomposito GG-PAAm/Er2O3 è stata valutata utilizzando il blu nilo (NB) come colorante inquinante modello del sistema acquatico. L'adsorbente preparato è stato caratterizzato mediante spettroscopia infrarossa in trasformata di Fourier (FTIR), analisi di diffrazione di raggi X (XRD), analisi Brunauer-Emmett-Teller (BET), analisi termogravimetrica, microscopia elettronica a scansione e spettroscopia a raggi X a dispersione di energia (SEM-EDX). ) e microscopia elettronica a trasmissione ad alta risoluzione (HRTEM). I parametri di processo ottimali, che includono dosaggio (0,8 g/L), tempo di agitazione (40 min), pH della soluzione iniziale (6) e concentrazione iniziale di NB (80 mg/L) sono stati determinati mediante metodologia batch. I dati di equilibrio per la confisca di NB sono stati meglio espressi dal modello isotermico di Langmuir, con la massima efficacia di adsorbimento (Qm) di 225,88 mg NB/g dimostrando l'adsorbimento attivo monostrato su una superficie omogenea di GG-PAAm/Er2O3 NC. La cinetica del processo di assorbimento di NB su GG-PAAm/Er2O3 NC era affidabile con il modello di pseudo-secondo ordine. Parametri termodinamici come ΔH° (15–17 kJ/mol) e ΔS° (0,079–0,087 kJ/mol/K) e − ΔG° (8,81–10,55 kJ/mol) per NB hanno convalidato l'endotermia, una maggiore casualità a l'interfaccia GG-PAAm/Er2O3–NB e la spontaneità e la fattibilità del processo, rispettivamente. Il nanocomposito esaurito è stato efficacemente rigenerato con NaOH e ha potuto essere riutilizzato in modo efficace per cinque esecuzioni, dimostrando l'elevato potenziale di riutilizzabilità del nanocomposito. L'encomiabile efficienza di rimozione e l'elevata riutilizzabilità di GG-PAAm/Er2O3 NC lo rendono un adsorbente altamente competente per coloranti cationici, in particolare NB per la diminuzione dei rifiuti acquosi.

Il controllo del deterioramento ambientale delle risorse acquatiche derivante dallo scarico amplificato di effluenti liquidi a causa del rapido sviluppo industriale e della crescita della popolazione globale è emerso come uno dei compiti più impegnativi negli ultimi decenni. Molte industrie come quella tessile, della pelle, della conceria, dei cosmetici, delle vernici o della plastica sono i principali contributori di inquinanti colorati. Il vasto utilizzo di coloranti sintetici, che sono per lo più scarsamente degradabili e persistenti a causa delle loro complesse strutture molecolari, nelle industrie tessili emancipa enormi quantità di acqua carica di coloranti nelle operazioni post tintura e finissaggio. Il rilascio di coloranti non spesi nei corpi riceventi non solo peggiora la qualità dell'acqua, ma presenta un risultato dannoso tra cui la fotosintesi compromessa degli ecosistemi acquatici e l'influenza cancerogena, mutagena o teratogena sul biota acquatico e sugli esseri umani1,2,3. La maggior parte dei coloranti, se ingeriti, sono responsabili di diverse malattie come vertigini, vomito, tremori, nausea, cianosi e ittero. Il contatto diretto può provocare problemi allergici, irritazioni cutanee e ustioni agli occhi che possono danneggiare permanentemente la cornea. Se inalati possono provocare difficoltà respiratorie, sudorazione profusa, dolori addominali e ipermotilità2. Negli ultimi decenni molta attenzione è stata focalizzata sulla mitigazione dei contaminanti colorati con l’obiettivo di tutelare la sostenibilità ambientale e ridurre i gravi rischi per la salute associati ai coloranti industriali4,5. Il blu Nilo (NB) è un colorante azoico ampiamente utilizzato per la tintura nelle industrie tessili. Molti problemi legati alla salute, tra cui irritazioni cutanee, dermatiti, reazioni allergiche agli occhi e malattie respiratorie, sono associati alla sua presenza nell'acqua6. Può causare sonnolenza, stimolazione del sistema digestivo, sensazione di freddo, irritazione della bocca e della gola, arrossamento e secchezza della pelle e aberrazioni cromosomiche. Pertanto, è essenziale decolorare efficacemente gli effluenti contenenti il ​​pericoloso blu nilo prima di scaricarli nel sistema acquatico7.