Miglioramento dell'adsorbimento del blu di metilene da un mezzo acquoso mediante ozono

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 12431 (2023) Citare questo articolo

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In questo studio, il biochar-O3-TETA (SDBT), un nuovo biochar, è stato preparato tramite trattamento con acido solforico all'80%, seguito da ossidazione con ozono e successivo trattamento con trietilentetramina bollente (TETA). Gli studi di caratterizzazione dell'adsorbente SDBT preparato sono stati eseguiti con analisi SEM-EDX, BET, XRD, BJH, FT-IR, DTA e TGA. È stata studiata l'efficienza di adsorbimento del colorante MB da parte del biochar SDBT dall'acqua. L'assorbimento del colorante blu di metilene (MB) è risultato più efficace quando il pH della soluzione era 12. La percentuale massima di rimozione del colorante MB è stata del 99,75% utilizzando 20 mg/L come concentrazione iniziale del colorante MB e una dose SDBT di 2,0 g/L. Il Qm dell'SDBT era 568,16 mg/g. I risultati effettivi sono stati adattati ai modelli isotermici di Temkin (TIM), Freundlich (FIM) e Langmuir (LIM). I risultati sperimentali per SDBT si adattavano bene a tutti e tre i modelli. Sono state utilizzate equazioni della funzione di errore per testare i risultati ottenuti da questi modelli di isoterma, che hanno dimostrato che i risultati sperimentali si adattano meglio con TIM e FIM. Sono stati studiati i dati cinetici e lo pseudo-secondo ordine (PSOM) aveva R2 > 0,99 ed era principalmente responsabile della guida del tasso di assorbimento. Il meccanismo di rimozione degli ioni del colorante MB in un mezzo base (pH 12) può essere ottenuto tramite interazione fisica dovuta all'interazione elettrostatica tra la superficie SDBT e la carica positiva del colorante MB. I risultati mostrano che l'SDBT rimuove efficacemente il colorante MB dall'ambiente acquoso e può essere utilizzato continuamente senza perdere la sua efficienza di assorbimento.

Il nostro mondo si sta evolvendo verso nuove prospettive con la crescita della popolazione e i progressi tecnologici. Nel periodo attuale, il consumo di acqua è aumentato notevolmente. Conservare le risorse idriche per garantire la futura sicurezza idrica è oggi più importante che mai. Le famiglie, l'industria e l'agricoltura producono grandi quantità di liquami contenenti vari inquinanti. I composti chimici che gravano pesantemente sull'ecosistema possono essere elencati come metalli pesanti1,2,3,4,5, farmaci6,7, pesticidi8,9,10, idrocarburi11,12 e coloranti13,14,15,16,17. I coloranti rappresentano una delle categorie di contaminazione più critiche18. I coloranti sintetici sono il tipo di colorante più comunemente utilizzato nei settori tessile, della pelle e in molti altri settori19. Poiché questi coloranti sono tossici, non biodegradabili e cancerogeni, rappresentano un grave rischio per l’ambiente e la salute pubblica20,21. La quantità media di coloranti non trasformati rilasciati nei corpi idrici è di circa (0,7–2,0) × 105 tonnellate all’anno22. I coloranti azoici sono troppo utilizzati perché presentano un'ampia varietà di colori e sono i più compatibili tra tutti i coloranti sintetici, creando sostanze cancerogene18.

I principali metodi di trattamento degli effluenti provenienti dalle fabbriche di coloranti del settore possono essere elencati come trattamento elettrochimico23, ossidazione chimica24, trattamento biologico25, fotodegradazione26,27,28,29, coagulazione/flocculazione30, ossidazioni avanzate31,32,33,34 e trattamento di adsorbimento15 ,16,17,19,35. Tuttavia, la maggior parte dei metodi presenta degli svantaggi, come la capacità di rimuovere parzialmente i coloranti ostinati e non biodegradabili, il fatto di essere antieconomici e la creazione di sottoprodotti indesiderati. Tuttavia, tra i metodi utilizzati nel trattamento delle acque degli effluenti coloranti, l’adsorbimento è molto più vantaggioso rispetto ad altri metodi grazie alla sua semplicità di progettazione, convenienza e facilità d’uso36. Tuttavia, gli scienziati continuano i loro studi per sviluppare materiali adsorbenti efficaci ed economici poiché la produzione e la lavorazione del carbone attivo, che è il metodo di adsorbimento più utilizzato, è un processo costoso3,37,38,39. In questo modo, il biochar ottenuto da prodotti di scarto e di grande massa previene anche lo spreco di risorse. In letteratura, i biochar sono ottenuti mediante gassificazione o pirolisi di varie biomasse in un ambiente di gas inerte, come argon o azoto, a temperature superiori a 350 °C40. I biochar hanno più gruppi funzionali nonostante abbiano un'area superficiale e una capacità dei pori inferiori rispetto ai carboni attivi41,42.