Preparação 2

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 10618 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

Neste estudo, foi preparado um novo nanocompósito Fe3O4/quitosana-poliacrilamida ligado a 2-hidroxi-1-naftaldeído (Fe3O4@CS@Am@Nph). O nanocompósito sintetizado foi caracterizado por (FT-IR), difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), magnetometria de amostra vibratória (VSM) e análise termogravimétrica (TGA). O nanocompósito Fe3O4@CS@Am@Nph modificado com 2-hidroxi-1-naftaldeído foi utilizado como um adsorvente eficaz para remoção de preto de everzol de soluções aquosas por procedimento de adsorção em lote. Os efeitos de parâmetros importantes no processo de absorção superficial do corante everzol preto, incluindo pH, tempo de contato, dosagem do adsorvente e concentração inicial do corante foram estudados. Os modelos de adsorção de Langmuir, Freundlich e Temkin foram utilizados para descrever isotermas e constantes de adsorção. Os resultados de equilíbrio revelaram que o comportamento de adsorção do corante preto everzol no nanocompósito Fe3O4@CS@Am@Nph se adaptou bem ao modelo de Langmuir. Com base na análise de Langmuir, a capacidade máxima de adsorção (qm) do Fe3O4@CS@Am@Nph para o preto de everzol foi de 63,69 mg/g. Os estudos cinéticos indicaram que a adsorção em todos os casos é um processo de pseudo segunda ordem. Além disso, os estudos termodinâmicos mostraram que a adsorção é um processo espontâneo e endotérmico.

O uso extremo de substâncias corantes pelas indústrias durante décadas levou ao declínio dos corpos hídricos no mundo1,2. Por exemplo, as indústrias relacionadas com tingimento, plastificação e fabricação de papel utilizam muita água e produtos químicos para colorir os produtos e, consequentemente, produzem uma grande quantidade de águas residuais coloridas, que se não forem tratadas antes de entrarem no meio ambiente e nas águas, causarão muitos problemas. Estes problemas incluem a perturbação da fotossíntese das águas e dos ecossistemas3. Além disso, sua complexa estrutura molecular e anéis aromáticos são tóxicos e cancerígenos, o que pode afetar a saúde humana, os microrganismos aquáticos e o meio ambiente4,5. Membranas de nanofiltração6, troca iônica7, oxidação eletroquímica8, degradação fotocatalítica9 e adsorção são métodos que têm sido utilizados para remover cores e poluentes de águas residuais. No entanto, a maioria dos métodos acima mencionados são ineficazes devido a factores como custos operacionais, resíduos secundários, efeitos ambientais e problemas relacionados, eficiência e aplicações10. Dentre esses métodos, a adsorção é mais superior que outros métodos devido ao baixo custo inicial, fácil design, flexibilidade adequada e alta eficiência . Neste campo, muitos absorventes, incluindo carvão ativado, nanoargilas, biomassa vegetal e absorventes naturais, têm sido utilizados e revisados12. Dentre esses absorventes, o carvão ativado é o absorvente mais adequado para remover todo tipo de poluentes. Porém, o alto preço, a falta de reciclagem e reaproveitamento têm limitado a aplicação desse absorvente13.

Recentemente, as nanopartículas magnéticas têm atraído muita atenção por apresentarem excelentes propriedades magnéticas, como grande área superficial, baixa toxicidade, estabilidade química, boa biocompatibilidade e biodegradação . Também pode ser separado de soluções aquosas de maneira fácil e rápida usando um campo magnético externo, sem a necessidade de filtração ou centrifugação tediosa16. A alteração química ou física da superfície das nanopartículas de Fe3O4 com alguns surfactantes ou polímeros é necessária para melhorar o desempenho de adsorção das nanopartículas de Fe3O4. Polissacarídeos como a quitosana e seus derivados são mais interessantes, uma vez que o uso de adsorventes à base de quitosana é uma das melhores maneiras de removem as cores e íons de metais pesados ​​mesmo em baixas concentrações18. A quitosana contém principalmente poli2-desoxi-d-glicose, que é um derivado de biopolímero e possui propriedades poliméricas bem conhecidas. Tem atraído a atenção dos cientistas devido à biocompatibilidade, biodegradabilidade e propriedades não tóxicas19,20,21,22. Como a quitosana contém grandes quantidades de grupos amina e hidroxila, ela tem uma capacidade de absorção muito alta para remover muitos tipos de metais, como cobre, cromo, prata e platina. No entanto, a fim de melhorar as propriedades de absorção dos adsorventes, muita atenção tem sido dada ao projeto e à síntese de novos adsorventes. Por exemplo, o complexo magnético de quitosana revestido na superfície Fe2O3 tem sido usado para remover o vermelho de alizarina de ambientes aquáticos . Wang et al. empregaram nanopartículas magnéticas de polidopamina-quitosana como material de adsorção para remoção de azul de metileno e verde malaquita de soluções aquosas24. Zhu et al. sintetizaram os nanotubos de carbono de paredes múltiplas grafitados magnéticos modificados com quitosana para a remoção eficaz do vermelho Congo da solução aquosa . Armagan et al. realizaram um estudo abrangente sobre a remoção do preto everzol pela Zeólita26.