Comportamento de adsorção de hidróxido duplo de camada magnética de Co/Al modificado por ramnolipídeos para a remoção de corantes catiônicos e aniônicos

Jul 28, 2023

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 14623 (2022) Citar este artigo

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Na presente pesquisa, ramnolipídio magnético-Co/Al duplo hidróxido (MR-LDH) foi sintetizado para absorção de azul de metileno (MB) e laranja reativo 16 (RO16) a partir de solução aquosa. Os principais parâmetros, incluindo pH, dosagem de adsorvente, tempo de contato e concentração inicial do analito, foram otimizados para alcançar a melhor eficiência de adsorção. Consequentemente, a eliminação de MB em MR-LDH é melhorada no meio básico devido às interações eletrostáticas entre a carga negativa de MR-LDH e a carga positiva do corante MB. Em contraste, o meio ácido (pH = 3) foi favorecido para a adsorção de RO16 devido à ligação de hidrogênio entre a forma protonada do corante azo e os grupos hidroxila protonados na superfície do MR-LDH. As capacidades máximas de adsorção calculadas para MB e RO16 foram 54,01 e 53,04 mg/g a 313 K, respectivamente. O modelo de Langmuir, que assume adsorção monocamada na superfície adsorvente, fornece a melhor explicação para a adsorção de ambos os corantes (R2 = 0,9991 para MB e R2 = 0,9969 para RO16). Além disso, o modelo cinético de pseudo-segunda ordem melhor descreveu o processo de adsorção para MB (R2 = 0,9970) e RO16 (R2 = 0,9941). O adsorvente proposto mantém o desempenho de adsorção estável por quatro ciclos consecutivos. Após cada processo de adsorção, o MR-LDH é facilmente separado por um ímã externo. Os resultados mostram que o MR-LDH foi considerado um excelente adsorvente para a remoção de corantes orgânicos catiônicos e aniônicos de soluções aquosas.

Como resultado do lançamento contínuo de poluentes no meio ambiente, especialmente a água, a remoção de efluentes industriais, incluindo couro, impressão, têxtil, refinarias, plástico e indústrias de petróleo, tornou-se um dos desafios globais1,2,3,4 ,5. Devido à sua lenta decomposição e toxicidade, os corantes podem causar danos irreparáveis ​​ao ecossistema ambiental e levar a graves problemas em animais aquáticos e humanos6,7,8.

Os corantes têxteis são classificados de acordo com seus grupos funcionais: nitro, nitroso, azo, antraquinona, índigo, enxofre e assim por diante9,10. Esses corantes são recalcitrantes, não biodegradáveis, bioacumuláveis, tóxicos e cancerígenos e têm efeitos nocivos ao meio ambiente, mesmo em baixas concentrações11,12,13,14. Também é prática comum categorizar os corantes de acordo com a carga que fica em suas partículas após a dissolução em meio aquoso. Essas categorias incluem aniônicos (que inclui corantes diretos, ácidos e reativos), catiônicos (que inclui todos os corantes básicos) e não iônicos (corantes dispersos)15,16.

Cloreto de metiltionina, comumente chamado de azul de metileno, é um corante catiônico não biodegradável solúvel em água pertencente à família das tiazinas com um pka de 3,8. O Reactive Orange 16, um corante monoazo altamente recalcitrante e xenobiótico com um pka de 3,75, é inerentemente perigoso e tem efeitos cancerígenos e mutagênicos em humanos17,18,19,20. Portanto, a remoção de corantes de águas residuais é considerada um desafio ambiental21,22.

Diversas técnicas têm sido empregadas para eliminar corantes sintéticos de águas poluentes, incluindo filtração, floculação, tratamento biológico, coagulação, adsorção, extração, separação por membrana, degradação fotocatalítica e oxidação23,24,25,26. Alguns desses métodos tradicionais foram restringidos por serem complexos, demorados e antieconômicos27. Assim, é necessário encontrar o método de tratamento de águas residuais com corantes mais eficiente e simples28. Nas últimas décadas, a adsorção tem atraído muita atenção como um método preferido devido à sua flexibilidade e simplicidade de projeto, bem como sua insensibilidade a contaminantes tóxicos e sua falta de geração de materiais tóxicos2,25,29,30,31. A eficiência de adsorção depende muito das propriedades do adsorvente30. Adsorventes tradicionais, incluindo argila, biocarvão, quitosana, zeólita, sílica ou adsorventes sintéticos, incluindo carbono ativo, polímeros, material de carbono mesoporoso, resíduos de pneus de borracha ou membranas de filtro foram testados para remover contaminantes de águas residuais32,33,34.