Preparazione 2

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 10618 (2023) Citare questo articolo

359 accessi

1 Altmetrico

Dettagli sulle metriche

In questo studio, sono stati preparati nuovi nanocompositi Fe3O4/chitosano-poliacrilammide legati a 2-idrossi-1-naftaldeide (Fe3O4@CS@Am@Nph). Il nanocomposito sintetizzato è stato caratterizzato mediante (FT-IR), diffrazione di raggi X (XRD), microscopia elettronica a scansione (SEM), magnetometria del campione vibrante (VSM) e analisi termogravimetrica (TGA). Il nanocomposito Fe3O4@CS@Am@Nph modificato con 2-idrossi-1-naftaldeide è stato utilizzato come adsorbente efficace per la rimozione del nero everzol dalle soluzioni acquose mediante procedura di adsorbimento batch. Sono stati studiati gli effetti di parametri importanti sul processo di assorbimento superficiale del colorante nero everzol, tra cui pH, tempo di contatto, dosaggio dell'adsorbente e concentrazione iniziale del colorante. I modelli di adsorbimento di Langmuir, Freundlich e Temkin sono stati utilizzati per descrivere le isoterme e le costanti di adsorbimento. I risultati dell'equilibrio hanno rivelato che il comportamento di adsorbimento del colorante nero everzol sul nanocomposito Fe3O4@CS@Am@Nph si adattava bene al modello di Langmuir. Sulla base dell'analisi di Langmuir, la capacità massima di adsorbimento (qm) di Fe3O4@CS@Am@Nph per everzol nero è risultata pari a 63,69 mg/g. Gli studi cinetici hanno indicato che l'adsorbimento in tutti i casi è un processo pseudo di secondo ordine. Inoltre, gli studi termodinamici hanno dimostrato che l'adsorbimento è un processo spontaneo ed endotermico.

L’uso estremo di sostanze coloranti da parte delle industrie ha portato per decenni al declino dei corpi idrici nel mondo1,2. Ad esempio, le industrie legate alla tintura, alla plastificazione e alla fabbricazione della carta utilizzano molta acqua e sostanze chimiche per colorare i prodotti e, di conseguenza, producono una grande quantità di acque reflue colorate, che se non vengono trattate prima di entrare nell'ambiente e nelle acque, causeranno molti problemi. Questi problemi includono l’interruzione della fotosintesi delle acque e degli ecosistemi3. Inoltre, la loro complessa struttura molecolare e gli anelli aromatici sono tossici e cancerogeni e possono avere effetti sulla salute umana, sui microrganismi acquatici e sull'ambiente4,5. Le membrane di nanofiltrazione6, lo scambio ionico7, l'ossidazione elettrochimica8, la degradazione fotocatalitica9 e l'adsorbimento sono metodi utilizzati per rimuovere colori e sostanze inquinanti dalle acque reflue. Tuttavia, la maggior parte dei metodi sopra menzionati sono inefficaci a causa di fattori quali costi operativi, rifiuti secondari, effetti ambientali e problemi correlati, efficienza e applicazioni10. Tra questi metodi, l'adsorbimento è superiore rispetto ad altri metodi grazie al basso costo iniziale, alla facile progettazione, all'adeguata flessibilità e all'elevata efficienza11. In questo campo sono stati utilizzati e rivisti molti assorbenti tra cui carbone attivo, nanoargille, biomassa vegetale e assorbenti naturali12. Tra questi assorbenti, il carbone attivo è l'assorbente più adatto per rimuovere tutti i tipi di inquinanti. Tuttavia, il prezzo elevato, la mancanza di riciclaggio e riutilizzo hanno limitato l’applicazione di questo assorbente13.

Recentemente, le nanoparticelle magnetiche hanno attirato molta attenzione perché hanno grandi proprietà magnetiche come ampia area superficiale, bassa tossicità, stabilità chimica, buona biocompatibilità e biodegradazione14,15. Può anche essere separato facilmente e rapidamente dalle soluzioni acquose utilizzando un campo magnetico esterno senza richiedere noiose filtrazioni o centrifugazioni16. La modifica chimica o fisica della superficie delle nanoparticelle Fe3O4 con alcuni tensioattivi o polimeri è necessaria per migliorare le prestazioni di adsorbimento delle nanoparticelle Fe3O417. I polisaccaridi come il chitosano e i suoi derivati ​​sono più interessanti, poiché l'uso di adsorbenti a base di chitosano è uno dei modi migliori per rimuovere i colori e gli ioni dei metalli pesanti anche a basse concentrazioni18. Il chitosano contiene principalmente poli2-desossi-d-glucosio che è un derivato del biopolimero e ha proprietà polimeriche ben note. Ha attirato l'attenzione degli scienziati per la sua biocompatibilità, biodegradabilità e proprietà non tossiche19,20,21,22. Poiché il chitosano contiene elevate quantità di gruppi amminici e idrossilici, ha una capacità di assorbimento molto elevata per rimuovere molti tipi di metalli come rame, cromo, argento e platino. Tuttavia, al fine di migliorare le proprietà di assorbimento degli adsorbenti, è stata posta molta attenzione alla progettazione e alla sintesi di nuovi adsorbenti. Ad esempio, il complesso magnetico del chitosano rivestito sulla superficie Fe2O3 è stato utilizzato per rimuovere il rosso alizarina dagli ambienti acquatici23. Wang et al. hanno utilizzato nanoparticelle magnetiche di polidopamina-chitosano come materiale di adsorbimento per la rimozione del blu di metilene e del verde malachite da soluzioni acquose24. Zhu et al. ha sintetizzato i nanotubi di carbonio a parete multipla grafitati magnetici modificati con chitosano per la rimozione efficace del rosso Congo dalla soluzione acquosa25. Armagan et al. hanno eseguito uno studio completo sulla rimozione dell'everzol nero mediante Zeolite26.