Remoção adsortiva de corante vermelho ácido 18 de solução aquosa usando hexadecil

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 13833 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

A descarga de águas residuais não tratadas contendo corantes dá origem à poluição ambiental. O presente estudo investigou a eficiência de remoção e o mecanismo de adsorção do Acid Red 18 (AR18) utilizando nano-pomes modificado com cloreto de hexadecil-trimetil amônio (HDTMA.Cl) (HMNP), que é um novo adsorvente para remoção de AR18. O HDTMA.Cl é caracterizado por análises de XRD, XRF, FESEM, TEM, BET e FTIR. pH, tempo de contato, concentração inicial de corante e dose adsorvente foram os quatro parâmetros diferentes para investigar seus efeitos no processo de adsorção. A metodologia de superfície de resposta - projeto composto central foi utilizada para modelar e melhorar o estudo para reduzir despesas e o número de experimentos. De acordo com os resultados, nas condições ideais (pH = 4,5, dosagem do sorvente = 2,375 g/l, concentração de AR18 = 25 mg/l e tempo de contato = 70 min), a eficácia máxima de remoção foi de 99%. Os modelos de Langmuir (R2 = 0,996) e de pseudosegunda ordem (R2 = 0,999) foram obedecidos pela isoterma e cinética de adsorção, respectivamente. Descobriu-se que a natureza do HMNP é espontânea e investigações termodinâmicas revelaram que o processo de adsorção do AR18 é endotérmico. Ao rastrear a capacidade de adsorção do adsorvente por cinco ciclos sob condições ideais, foi examinada a reutilização do HMNP, que mostrou uma redução na eficácia de adsorção do HMNP de 99 para 85% após cinco reciclagens consecutivas.

O crescimento industrial imparável de hoje levará inevitavelmente a vários problemas ambientais devido aos compostos químicos que utilizam1,2,3,4,5,6. Os corantes sintéticos estão entre esses compostos, uma das mais importantes substâncias industriais6,7. Os corantes azo são considerados a principal classe de corantes sintéticos (60-70%) e são amplamente empregados em uma variedade de indústrias, incluindo têxtil, alimentícia, borracha, plástico, papel e cosméticos. Os corantes azo são considerados a principal classe de corantes sintéticos. corantes (60–70%) e são amplamente empregados em uma variedade de indústrias, incluindo têxtil, alimentícia, borracha, plástico, papel e cosméticos7,8,9. Esses corantes são formados por um grupo azo (–N=N–)8, de baixo custo, altamente estável e solúvel9. A descarga de águas residuais não tratadas contendo corantes dá origem à poluição ambiental, levando à perturbação da fotossíntese, impedindo a penetração da luz solar10. Vários processos biológicos podem ser facilmente interrompidos com a presença de corantes na água11. É fundamental ressaltar que a ingestão desses corantes resulta em choque cardiovascular, câncer, mutagênese, teratogênese, vômitos, desconforto gastrointestinal, diarreia, etc12.

A partir deste facto, pode ser evidente que o tratamento de águas residuais contendo corantes é um grande desafio. Muitos pesquisadores investigaram vários métodos físicos, químicos e biológicos para o tratamento de águas residuais coloridas, como filtração por membrana, técnicas avançadas de oxidação, troca iônica, precipitação química, coagulação e flotação13,14. No entanto, muitos destes procedimentos não são fiáveis, uma vez que não conseguem remover suficientemente a cor. São ineficazes para remoção de corantes devido ao alto custo de investimento, falta de seletividade e dificuldade de regeneração14,15.

A adsorção provou ser uma técnica eficaz em comparação com outros métodos devido à sua simplicidade de uso, alta eficiência e baixa necessidade de energia tecnológica16,17. Pesquisadores avaliaram recentemente pedras-pomes como um adsorvente econômico em procedimentos de purificação de água e águas residuais17,18. A pedra-pomes é uma pedra vulcânica, leve, porosa e atóxica19. Canais abertos dentro de sua estrutura permitem que íons e água entrem e saiam da rede cristalina20. É um valioso material para esfregar, esfregar e polir em pó e como pedra-pomes21. Diferentes agentes têm sido utilizados para modificar adsorventes para melhorar sua capacidade de adsorção; várias modificações de pedra-pomes foram testadas em estudos anteriores. A modificação da pedra-pomes remove efetivamente os íons fosfato da água22. A pedra-pomes revestida de ferro foi um adsorvente promissor na remoção de NOM da água . Cloreto de magnésio e peróxido de hidrogênio foram utilizados para modificar a superfície da pedra-pomes natural para aumentar a superfície específica do adsorvente para remover o flúor24. A modificação da pedra-pomes por ácido aumentou a eficiência do adsorvente na remoção de ácidos húmicos da água .