Melhor adsorção de azul de metileno de um meio aquoso pelo ozônio

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 12431 (2023) Citar este artigo

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Neste estudo, o biocarvão-O3-TETA de serragem (SDBT), um novo biocarvão, foi preparado via tratamento com ácido sulfúrico a 80%, seguido de oxidação por ozônio e posterior tratamento com trietilenotetramina em ebulição (TETA). Estudos de caracterização do adsorvente SDBT preparado foram realizados com análises SEM – EDX, BET, XRD, BJH, FT-IR, DTA e TGA. A eficiência de adsorção do corante MB pelo biocarvão SDBT da água foi investigada. A absorção do corante Azul de Metileno (MB) foi mais eficaz quando o pH da solução era 12. A% de remoção máxima do corante MB foi de 99,75% usando 20 mg/L como concentração inicial do corante MB e dose de 2,0 g/L de SDBT. O Qm do SDBT foi de 568,16 mg/g. Os resultados reais foram ajustados aos modelos isotérmicos de Temkin (TIM), Freundlich (FIM) e Langmuir (LIM). Os resultados experimentais do SDBT ajustaram-se bem aos três modelos. Equações de função de erro foram utilizadas para testar os resultados obtidos a partir desses modelos de isotermas, que mostraram que os resultados experimentais se ajustam melhor com TIM e FIM. Dados cinéticos foram investigados, sendo que o pseudo-segunda ordem (PSOM) apresentou R2 > 0,99 e foi o principal responsável por orientar a taxa de absorção. O mecanismo de remoção dos íons do corante MB em um meio base (pH 12) pode ser alcançado através de interação física devido à interação eletrostática entre a superfície do SDBT e a carga positiva do corante MB. Os resultados mostram que o SDBT remove efetivamente o corante MB do ambiente aquoso e pode ser usado continuamente sem perder sua eficiência de absorção.

Nosso mundo está evoluindo para novas perspectivas com o crescimento populacional e os avanços tecnológicos. No período atual, o consumo de água aumentou dramaticamente. A conservação dos recursos hídricos para garantir a segurança hídrica futura é mais crítica do que nunca. As famílias, a indústria e a agricultura produzem grandes quantidades de esgoto contendo vários poluentes. Os compostos químicos que representam um fardo pesado para o ecossistema podem ser listados como metais pesados1,2,3,4,5, medicamentos6,7, pesticidas8,9,10, hidrocarbonetos11,12 e corantes13,14,15,16,17. Os corantes são uma das categorias mais críticas de contaminação18. Os corantes sintéticos são o tipo de corante mais comumente usado nas indústrias têxtil, de couro e em muitas outras indústrias19. Por serem tóxicos, não biodegradáveis ​​e cancerígenos, esses corantes representam um grave risco ao meio ambiente e à saúde pública20,21. A quantidade média de corantes não processados ​​lançados em corpos d'água é de cerca de (0,7–2,0) × 105 toneladas por ano22. Os corantes azo são muito utilizados porque possuem uma grande variedade de cores e são os mais compatíveis entre todos os corantes sintéticos, criando substâncias causadoras de câncer18.

Os principais métodos de tratamento de efluentes de fábricas de corantes na indústria podem ser listados como tratamento eletroquímico23, oxidação química24, tratamento biológico25, fotodegradação26,27,28,29, coagulação/floculação30, oxidações avançadas31,32,33,34 e tratamento de adsorção15 ,16,17,19,35. No entanto, a maioria dos métodos tem desvantagens, tais como ser capaz de remover parcialmente corantes teimosos e não biodegradáveis, ser antieconómico e criar subprodutos indesejáveis. No entanto, entre os métodos utilizados no tratamento de águas efluentes corantes, a adsorção é muito mais vantajosa do que outros métodos devido à sua simplicidade de design, acessibilidade e facilidade de uso36. No entanto, os cientistas continuam seus estudos para desenvolver materiais adsorventes eficazes e mais baratos, uma vez que a produção e processamento de carvão ativado, que é o método de adsorção mais utilizado, é um processo caro3,37,38,39. Dessa forma, o biochar obtido a partir de resíduos e grande massa também evita o desperdício de recursos. Na literatura, os biocarvões são obtidos por gaseificação ou pirólise de diversas biomassas em ambiente de gás inerte, como argônio ou nitrogênio, em temperaturas superiores a 350°C40. Os biochars possuem mais grupos funcionais, apesar de terem menor área superficial e capacidade de poros do que os carvões ativados .