Эффективная конфискация нильского синего в жидкой фазе с использованием нового гибридного нанокомпозита, синтезированного из гуаровой камеди

Aug 28, 2023

Том 12 научных отчетов, номер статьи: 14656 (2022 г.) Цитировать эту статью

787 Доступов

1 Цитаты

3 Альтметрика

Подробности о метриках

В последнее время нанокомпозиты биополимер-оксид металла приобрели заметное значение в уменьшении воздействия токсических веществ окружающей среды из водной фазы. Но биополимерные нанокомпозиты на основе оксида лантаноида недостаточно оценены на предмет их адсорбционного потенциала. Новый нанокомпозит гуаровая камедь-полиакриламид/оксид эрбия (GG-PAAm/Er2O3 NC) синтезирован путем сополимеризации гуаровой камеди (GG) и акриламида (AAm) с использованием NN'-метиленбисакриламида в качестве сшивающего агента и Er2O3 в качестве армирующего агента. Адсорбционную эффективность нанокомпозита GG-PAAm/Er2O3 оценивали с использованием нильского синего (NB) в качестве модельного красителя-загрязнителя водной системы. Полученный адсорбент охарактеризовали методами инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR), рентгеноструктурного анализа (XRD), анализа Брунауэра-Эммета-Теллера (BET), термогравиметрического анализа, сканирующей электронной микроскопии-энергодисперсионной рентгеновской спектроскопии (SEM-EDX). ) и трансмиссионную электронную микроскопию высокого разрешения (HRTEM). Оптимальные параметры процесса, включающие дозировку (0,8 г/л), время перемешивания (40 мин), начальный рН раствора (6) и начальную концентрацию НБ (80 мг/л), определяли периодическим методом. Равновесные данные для конфискации NB лучше выражались изотермической моделью Ленгмюра, при этом максимальная эффективность адсорбции (Qm) составляла 225,88 мг NB/г, что демонстрировало активную монослойную адсорбцию на гомогенную поверхность НК GG-PAAm/Er2O3. Кинетика процесса сорбции NB на НК GG-PAAm/Er2O3 была достоверной с помощью модели псевдовторого порядка. Термодинамические параметры, такие как ΔH° (15–17 кДж/моль) и ΔS° (0,079–0,087 кДж/моль/К) и − ΔG° (8,81–10,55 кДж/моль) для NB, подтверждают эндотермичность, повышенную случайность при граница раздела ГГ-ПААм/Er2O3-НБ, спонтанность и осуществимость процесса соответственно. Отработанный нанокомпозит был эффективно регенерирован с помощью NaOH и мог быть эффективно использован повторно в течение пяти циклов, демонстрируя высокий потенциал повторного использования нанокомпозита. Похвальная эффективность удаления и высокая возможность повторного использования GG-PAAm/Er2O3 NC позволили сделать его высокоэффективным адсорбентом для катионных красителей, особенно для уменьшения содержания NB в водных отходах.

Контроль за ухудшением состояния окружающей среды водных ресурсов в результате усиленного сброса жидких сточных вод из-за быстрого промышленного развития и глобального роста населения стал одной из основных сложных задач за последние несколько десятилетий. Многие отрасли промышленности, такие как текстильная, кожевенная, кожевенная, косметическая, лакокрасочная или пластмассовая, являются основными источниками цветных загрязнителей. Широкое использование синтетических красителей, которые в основном плохо разлагаются и экологически устойчивы из-за своей сложной молекулярной структуры, в текстильной промышленности освобождает от огромного количества операций по окраске и отделке, насыщенных красителями, в воде. Выброс неизрасходованных красителей в водоприемники не только ухудшает качество воды, но и приводит к пагубным последствиям, включая нарушение фотосинтеза водных экосистем, а также канцерогенное, мутагенное или тератогенное воздействие на водную биоту и человека1,2,3. Большинство красителей при попадании в организм вызывают ряд заболеваний, таких как головокружение, рвота, тремор, тошнота, цианоз и желтуха. Прямой контакт может привести к аллергическим проблемам, раздражению кожи и ожогам глаз, что может привести к необратимому повреждению роговицы. При вдыхании они могут вызвать затруднение дыхания, обильное потоотделение, боли в животе и повышенную подвижность2. В последние несколько десятилетий большое внимание было сосредоточено на уменьшении количества цветных загрязнений с целью защиты экологической устойчивости и снижения серьезных рисков для здоровья, связанных с промышленными красителями4,5. Нильский синий (НБ) — азокраситель, широко применяемый для крашения в текстильной промышленности. С его присутствием в воде связаны многие проблемы со здоровьем, включая раздражение кожи, дерматит, аллергические реакции в глазах и респираторные заболевания6. Он может вызывать сонливость, стимуляцию пищеварительной системы, ощущение холода, раздражение рта и горла, покраснение и сухость кожи, а также хромосомные аберрации. Поэтому крайне важно эффективно обесцвечивать сточные воды, содержащие опасный нильский синий, перед их сбросом в водную систему7.