Rimozione per assorbimento del colorante rosso acido 18 dalla soluzione acquosa utilizzando esadecile

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 13833 (2023) Citare questo articolo

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Lo scarico di acque reflue contenenti coloranti non trattate provoca inquinamento ambientale. Il presente studio ha studiato l'efficienza di rimozione e il meccanismo di adsorbimento di Acid Red 18 (AR18) utilizzando la nano-pomice modificata (HMNP) esadecil-trimetil ammonio cloruro (HDTMA.Cl), che è un nuovo adsorbente per la rimozione di AR18. L'HDTMA.Cl è caratterizzato mediante analisi XRD, XRF, FESEM, TEM, BET e FTIR. pH, tempo di contatto, concentrazione iniziale del colorante e dose di adsorbente erano i quattro diversi parametri per studiarne gli effetti sul processo di adsorbimento. La metodologia della superficie di risposta e la progettazione composita centrale sono state utilizzate per modellare e migliorare lo studio per ridurre le spese e il numero di esperimenti. Secondo i risultati, in condizioni ideali (pH = 4,5, dosaggio dell'assorbente = 2,375 g/l, concentrazione di AR18 = 25 mg/l e tempo di contatto = 70 min), l'efficacia di rimozione massima è stata del 99%. I modelli di Langmuir (R2 = 0,996) e di pseudo-secondo ordine (R2 = 0,999) sono stati rispettati rispettivamente dall'isoterma e dalla cinetica di adsorbimento. Si è scoperto che la natura dell'HMNP è spontanea e le indagini termodinamiche hanno rivelato che il processo di adsorbimento dell'AR18 è endotermico. Monitorando la capacità di adsorbimento dell'adsorbente per cinque cicli in condizioni ideali, è stata esaminata la riutilizzabilità dell'HMNP, che ha mostrato una riduzione dell'efficacia di adsorbimento dell'HMNP dal 99 all'85% dopo cinque ricicli consecutivi.

L'inarrestabile crescita industriale di oggi porterà inevitabilmente a vari problemi ambientali a causa dei composti chimici utilizzati1,2,3,4,5,6. Tra questi composti rientrano i coloranti sintetici, una delle sostanze industriali più importanti6,7. I coloranti azoici sono considerati la classe principale di coloranti sintetici (60-70%) e sono ampiamente utilizzati in una varietà di settori, tra cui quello tessile, alimentare, della gomma, plastica, carta e cosmetici. I coloranti azoici sono considerati la classe principale di coloranti sintetici coloranti (60–70%) e sono ampiamente utilizzati in diversi settori, tra cui quello tessile, alimentare, della gomma, della plastica, della carta e dei cosmetici7,8,9. Questi coloranti sono formati da un gruppo azoico (–N=N–)8, a basso costo, altamente stabile e solubile9. Lo scarico di acque reflue contenenti coloranti non trattate provoca inquinamento ambientale, portando a disturbi della fotosintesi impedendo la penetrazione della luce solare10. Molti processi biologici possono essere facilmente arrestati dalla presenza di coloranti nell'acqua11. È fondamentale evidenziare che l'ingestione di questi coloranti provoca shock cardiovascolare, cancro, mutagenesi, teratogenesi, vomito, disturbi gastrointestinali, diarrea, ecc.12.

Da questo fatto è evidente che il trattamento delle acque reflue contenenti coloranti rappresenta una sfida importante. Molti ricercatori hanno studiato diversi metodi fisici, chimici e biologici per il trattamento delle acque reflue colorate, come la filtrazione su membrana, tecniche avanzate di ossidazione, scambio ionico, precipitazione chimica, coagulazione e flottazione13,14. Tuttavia, molte di queste procedure sono inaffidabili poiché non riescono a rimuovere sufficientemente il colore. Sono inefficaci per la rimozione del colorante a causa degli elevati costi di investimento, della mancanza di selettività e della difficoltà di rigenerazione14,15.

L'adsorbimento ha dimostrato di essere una tecnica efficace rispetto ad altri metodi grazie alla sua semplicità d'uso, all'elevata efficienza e alla tecnologia a basso consumo energetico16,17. I ricercatori hanno recentemente valutato la pietra pomice come un adsorbente economicamente vantaggioso nelle procedure di purificazione dell'acqua e delle acque reflue17,18. La pomice è una pietra vulcanica, leggera, porosa e atossica19. I canali aperti all'interno della sua struttura consentono agli ioni e all'acqua di entrare e uscire dal reticolo cristallino20. È un prezioso materiale per sgrassare, strofinare e lucidare sotto forma di polvere e come pietra pomice21. Sono stati utilizzati diversi agenti per modificare gli adsorbenti per migliorare la loro capacità di adsorbimento; varie modifiche della pomice sono state testate in studi precedenti. La modificazione della pomice rimuove efficacemente gli ioni fosfato dall'acqua22. La pomice rivestita di ferro si è rivelata un promettente adsorbente nella rimozione del NOM dall'acqua23. Cloruro di magnesio e perossido di idrogeno sono stati utilizzati per modificare la superficie della pomice naturale per aumentare la superficie specifica dell'adsorbente per rimuovere il fluoruro24. La modificazione della pomice mediante acido ha aumentato l'efficienza adsorbente nella rimozione dell'acido umico dall'acqua25.