Quitosana

Aug 10, 2023

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 6050 (2023) Cite este artigo

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Na contemplação do tratamento de águas residuais industriais perigosas, foram preparados nanossorventes magnéticos à base de quitosana modificados com vanilina (TPP) e tripolifosfato de sódio (V) (TPP-CMN e V-CMN), e as propriedades físicas e de superfície de ambos os nanossorventes foram caracterizados. Os resultados de FE-SEM e XRD mostraram um tamanho médio entre 6,50 e 17,61 nm para as nanopartículas magnéticas de Fe3O4. O Sistema de Medição de Propriedades Físicas (PPMS) foi realizado e as magnetizações de saturação para quitosana, nanopartículas de Fe3O4, TPP-CMN e V-CMN foram 0,153, 67,844, 7,211 e 7,772 emu.g−1, respectivamente. Usando análise multiponto, as áreas de superfície BET dos nanoadsorventes sintetizados TPP-CMN e V-CMN foram de 8,75 e 6,96 m2/g, respectivamente. Os TPP-CMN e V-CMN sintetizados foram investigados como nanoadsorventes eficazes para absorver os íons Cd (II), Co (II), Cu (II) e Pb (II), e os resultados foram investigados por AAS. O processo de adsorção de metais pesados ​​foi investigado pela técnica de equilíbrio em batelada, e os valores de capacidade de sorção dos íons Cd (II), Co (II), Cu (II) e Pb (II) por TPP-CMN foram 91,75, 93,00, 87,25 e 99,96 mg/g. Por V-CMN, os valores foram 92,5, 94,00, 88,75 e 99,89 mg/g, respectivamente. Os tempos de equilíbrio para adsorção foram de 15 minutos para TPP-CMN e 30 minutos para nano-sorventes V-CMN. As isotermas de adsorção, cinética e termodinâmica foram estudadas para entender o mecanismo de adsorção. Além disso, a adsorção de dois corantes sintéticos e duas amostras reais de águas residuais foi estudada e obteve resultados significativos. A síntese simples desses nanossorventes, alta capacidade de sorção, excelente estabilidade e reciclabilidade podem fornecer nanossorventes altamente eficientes e econômicos para o tratamento de águas residuais.

O meio ambiente tornou-se recentemente hostil, representando uma ameaça à saúde e ao bem-estar humano, como resultado da emissão de toxinas da indústria e do esgoto das cidades. Os efluentes lançados por indústrias como curtumes, calçados e couros, galvanoplastia, tintas, têxteis, quando adicionados aos esgotos urbanos, podem poluir os corpos hídricos superficiais utilizados para beber e lavar, via canais, rios e escoamento superficial1,2. Os metais pesados, segundo Fu et al. têm uma gravidade específica maior que 5 e pesos atômicos entre 63,5 e 200,63. Os metais pesados ​​mais frequentemente encontrados em nosso ambiente são cádmio (Cd), cromo (Cr), cobre (Cu), cobalto (Co), níquel (Ni), zinco (Zn), manganês (Mn) e chumbo (Pb). . Estes tendem a acumular-se no meio ambiente, são instáveis ​​e muitas vezes tóxicos, pelo que representam uma ameaça para todos os seres vivos4. Metais pesados, compostos perigosos e corantes são abundantes em descargas industriais. Os metais pesados ​​são considerados os mais perigosos devido ao seu potencial de se acumular no corpo humano e causar doenças e problemas físicos significativos.

Muitos métodos para remover metais pesados ​​e corantes da água foram propostos recentemente, incluindo precipitação química, troca iônica, adsorção, filtração por membrana, degradação fotocatalítica e tecnologias eletroquímicas3,4,5,6,7. A adsorção, entre essas abordagens, oferece flexibilidade no projeto e na operação, ao mesmo tempo em que produz efluentes tratados de alta qualidade em muitas circunstâncias. Assim, diferentes adsorventes como nanopartículas, nanotubos, carvão ativado, etc. têm sido recentemente utilizados em experimentos para o tratamento de águas residuárias por muitos pesquisadores8,9,10,11,12,13. Às vezes, os adsorventes também podem ser renovados por um processo de dessorção apropriado14. Devido às suas características magnéticas únicas, não toxicidade, biocompatibilidade e custo relativamente baixo de fabricação, as nanopartículas de ferrita receberam muita atenção na última década, permitindo que sejam usadas em uma variedade de aplicações15. As nanopartículas magnéticas são agora vitais para o futuro da nanomedicina, uma vez que podem transportar e direcionar medicamentos, bem como transportar agentes de imagem para seus alvos; eles também podem ser usados ​​em aplicações ambientais16,17,18,19. Suas superfícies podem ser funcionalizadas pelo uso de compostos orgânicos, como polímeros, dando novas capacidades às nanopartículas magnéticas.