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Jul 01, 2023

Sintesi di gelatina@grafene ossido innovativa e sostenibile

Scientific Reports volume 13, numero articolo: 5347 (2023) Cita questo articolo 592 Accessi 2 Dettagli metriche alternative La maggior parte delle sostanze coloranti e dei materiali coloranti sono principalmente classificati come pericolosi

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 5347 (2023) Citare questo articolo

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Dettagli sulle metriche

La maggior parte delle sostanze coloranti e dei materiali coloranti sono principalmente classificati come inquinanti pericolosi negli effluenti acquatici a causa della loro natura non biodegradabile, altamente tossica ed estremamente cancerogena. Per questo motivo, l'eradicazione rapida ed efficiente dei coloranti di scarto dalle acque reflue prima dello scarico nei corsi d'acqua deve essere effettuata mediante un approccio accettabile come tecnica di adsorbimento. Pertanto, il presente studio è finalizzato e dedicato a sintetizzare un nuovo nanobiosorbente da tre diversi costituenti, gelatina (Gel) come prodotto naturale sostenibile, ossido di grafene (GO) come esempio di materiale carbonioso altamente stabile e silicato di zirconio (ZrSiO4) come un esempio di ossidi metallici combinati per la formazione di Gel@GO-F-ZrSiO4@Gel utilizzando formaldeide (F) come reagente di reticolazione. Sono state impiegate diverse tecniche di caratterizzazione come FT-IR per identificare le funzionalità reattive superficiali incorporate in Gel@GO-F-ZrSiO4@Gel come –OH, =NH, –NH2, –COOH e C=O, ecc. La morfologia per la forma delle particelle e le dimensioni di Gel@GO-F-ZrSiO4@Gel sono state confermate dalle analisi SEM e TEM fornendo 15,75-32,79 nm. La superficie è stata determinata dal BET ed è risultata corrispondente a 219,46 m2 g-1. La rimozione mediante bioassorbimento dell'inquinante basico fucsina (BF) come esempio di colorante ampiamente applicabile in varie attività è stata monitorata e ottimizzata sotto l'influenza di pH (2–10), tempo di reazione (1–30 minuti), concentrazione iniziale dell'inquinante BF (5 –100 mg L−1), dosaggio di nanobiosorbente (5–60 mg), temperatura (30–60 °C) e ioni interferenti. I valori massimi di rimozione del bioassorbimento del colorante BF sono stati stabiliti come 96,0 e 95,2% utilizzando 5 e 10 mg L-1, rispettivamente alla condizione di pH 7 raccomandata. I parametri termodinamici hanno dimostrato che l'adsorbimento del colorante BF su Gel@GO-F-ZrSiO4@Gel è avvenuto tramite reazione spontanea ed endotermica. Il chemisorbimento è il meccanismo di adsorbimento predominante formando multistrati su una superficie non omogenea secondo l'ipotesi del modello di Freundlich. L'applicabilità del Gel@GO-F-ZrSiO4@Gel ottimizzato nella rimozione tramite bioassorbimento dell'inquinante BF da un campione di acqua reale è stata ottenuta con successo mediante la tecnica batch. Pertanto, questo studio mostra chiaramente che Gel@GO-F-ZrSiO4@Gel ha mostrato influenze significative sulla bonifica degli effluenti industriali contenenti l'inquinante BF con un'efficienza superiore.

L'inquinamento ambientale è ben noto e documentato come un argomento molto serio e di elevata preoccupazione a livello globale1. Pertanto, l'inquinamento idrico è classificato come uno di questi argomenti che ha attirato un numero significativo di studi di ricerca a causa del suo grande effetto e impatto sulla vita degli esseri umani, degli animali e delle piante2. L'inquinamento idrico è generalmente causato dallo scarico di acque reflue contenenti un gran numero di inquinanti di diversa origine tra cui oggetti solidi e liquidi3, inquinanti chimici e biologici4, metalli pesanti tossici e isotopi radioattivi5 materiali organici e inorganici6, nonché altri tipi di contaminazione7. La contaminazione dell'acqua con inquinanti organici può essere prodotta da sostanze umiche8, derivati ​​fenolici9, rifiuti petroliferi10, tensioattivi11, pesticidi12, fertilizzanti13, prodotti farmaceutici14 e coloranti nonché altri contaminanti organici15. A causa dell'elevata produzione mondiale annua di coloranti (circa 1.000.000 di tonnellate) destinati all'applicazione in numerosi importanti settori industriali come quello cosmetico, conciario, tessile, alimentare e medicinale, una grande quantità di coloranti nelle acque reflue contaminate viene generalmente scaricata senza trattamento preliminare in flusso d'acqua16. È stato riferito che il settore tessile svolge un ruolo rilevante nello scarico annuale di oltre 7,5 tonnellate nel sistema idrico17. La maggior parte dei materiali coloranti e dei coloranti sono conosciuti principalmente come inquinanti pericolosi a causa della loro natura in considerazione della non biodegradabilità e dell'elevata tossicità e cancerogenicità dovuta alla presenza di benzidina, fenilene e gruppi azoici18. D'ora in poi, dovranno essere ricercate e regolamentate metodologie adeguate per l'eliminazione accettabile e rapida dei coloranti di scarto dalle acque reflue prima dello scarico nei corsi d'acqua e nelle risorse19.