Desenvolvimento de carboximetilcelulose

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 14265 (2023) Citar este artigo

Detalhes das métricas

Utilizando hidrogel de carboximetilcelulose de sódio reticulado com glutaraldeído (CMC-GA) e seu composto de óxido de nanografeno (CMC-GA-GOx), um adsorvente eficaz de compósitos de base biológica de carboximetilcelulose-óxido de grafeno foi desenvolvido para a remoção por adsorção de contaminantes de corante catiônico azul de metileno (MB). provenientes de águas residuais industriais. Os compósitos CMC-GA-GOx desenvolvidos foram caracterizados utilizando instrumentos de análise FTIR, RAMAN, TGA, SEM e EDX. Através de experimentos em lote, diversas variáveis ​​que afetam a remoção do corante MB, incluindo a composição dos biocompósitos GO:CMC, tempo de adsorção, pH e temperatura, concentração inicial de MB, dosagem do adsorvente e concentração de NaCl, foram investigadas sob diferentes condições. As porcentagens máximas de remoção de corante variaram entre 93 e 98%. Eles foram obtidos utilizando biocompósitos CMC-GA-GO102 com 20% de porcentagem em peso de GO, tempo de adsorção 25 min, temperatura de adsorção 25 ° C, concentrações de MB 10–30 ppm, pH de adsorção 7,0 e dose de adsorvente de 0,2 g. Os dados experimentais do processo de adsorção se adequam mais à isoterma de Langmuir, com uma capacidade máxima de adsorção em monocamada de 76,92 mg/g. O processo de adsorção seguiu o modelo cinético de pseudo-segunda ordem. A remoção do MB foi exotérmica e espontânea do ponto de vista termodinâmico. Além disso, os resultados termodinâmicos demonstraram que a adsorção opera de forma mais eficaz a baixas temperaturas. Finalmente, a reutilização do CMC-GA-GO102 desenvolvido foi comprovada através de 10 ciclos sucessivos onde apenas 14% da percentagem de remoção do corante MB foi perdida. Estes resultados sugerem que o compósito CMC-GA-GO102 desenvolvido pode ser um adsorvente barato e reutilizável para a remoção de corantes catiônicos orgânicos de águas residuais industriais.

A água é um dos elementos essenciais para toda a vida na Terra e tem sido uma bênção para a civilização humana desde os tempos antigos. No entanto, a água é uma das questões ambientais mais desafiadoras e o fornecimento de água potável segura e acessível e de água limpa é um desafio global. A rápida deterioração da contaminação ambiental dos recursos naturais é uma questão contemporânea que deve ser abordada imediatamente para que a terra e os seus habitantes possam resistir às gerações futuras1,2. Grandes quantidades de água foram contaminadas nos últimos anos devido ao rápido desenvolvimento de vários campos tecnológicos, levando ao aumento das perturbações ambientais e a graves problemas de poluição3. Em geral, a poluição da água pode ocorrer de diversas maneiras; no entanto, uma quantidade significativa de poluição da água é causada pela contaminação com corantes como resultado de numerosos efluentes industriais das indústrias de papel, cosméticos, couro, pigmentos, petróleo, têxteis, plásticos, refinarias, impressão, farmacêutica e de processamento de alimentos4,5, 6.

De acordo com seu comportamento de dissociação em soluções aquosas, os corantes podem ser divididos em três categorias: (a) aniônicos (corantes ácidos, diretos e reativos) com carga negativa principalmente devido ao grupo (SO3), (b) catiônicos (corantes básicos ) com grupo amina protonado, e (c) não iônico (corantes dispersos)7. Os corantes azo catiônicos ou aniônicos contêm uma ou mais ligações azoicas (N=N). Além da sua resistência à luz, ao calor e à digestão aeróbica, pode causar doenças agudas, como mutação genética, reações alérgicas, vómitos e cianose8, resultando em poluição ambiental e consequentes problemas de saúde para todos os organismos vivos, incluindo humanos, animais, e plantas9,10,11. Esses corantes afetam negativamente a saúde humana devido à sua estabilidade química e não biodegradabilidade. Pesquisas anteriores demonstraram que os corantes catiônicos são altamente tóxicos e mais prejudiciais que os corantes aniônicos porque interagem prontamente com o citoplasma12,13,14,15.

O azul de metileno (C16H18N3ClS) é um corante tiazínico e catiônico. O MB é predominantemente usado como corante na indústria têxtil, principalmente na tinturaria de lã, seda e algodão. É amplamente utilizado em processos industriais, incluindo pigmentos biomédicos para coloração celular, impressão de papel e celulose, borracha, plásticos, couro, cosméticos e coloração têxtil. Devido à sua toxicidade, carcinogenicidade, mutagenicidade e não biodegradabilidade, é considerado o poluente orgânico mais prejudicial no ambiente aquático. Pode causar náusea, confusão mental, vômito, queimaduras nos olhos, confusão mental, cianose, pressão alta, taquicardia, dor abdominal, irritação da pele, metemoglobinemia, degradação dos glóbulos vermelhos, dispneia, sudorese profusa, irritação gastrointestinal, reação alérgica, diarreia em humanos. Além disso, sua inalação provoca falta de ar após breve exposição13,16,17,18.