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Jun 29, 2023

Síntese de um novo orgânico multifuncional

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 12845 (2023) Citar este artigo 704 Acessos 1 Detalhes da Altmetric Metrics Neste estudo, usamos estratégias de mecanossíntese assistida por solvente para formar

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 12845 (2023) Citar este artigo

704 Acessos

1 Altmétrico

Detalhes das métricas

Neste estudo, utilizamos estratégias de mecanossíntese assistida por solvente para formar nanocompósitos orgânicos-inorgânicos multifuncionais capazes de remover contaminantes orgânicos e inorgânicos. Um compósito de zeólita X (Ze) e carvão ativado (AC) foi sintetizado através de mistura mecânica de última geração na presença de algumas gotas de água para formar Ze/AC. O segundo compósito (Ze/L/AC) foi sintetizado de forma semelhante, porém este compósito teve a adição de tereftalato dissódico como ligante. Ambos os materiais, Ze/AC e Ze/L/AC, foram caracterizados utilizando microscópio eletrônico de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva de raios X (EDS), difração de raios X em pó (P-XRD), espectrometria de infravermelho com transformada de Fourier. (FTIR), Sistema de Área Superficial e Porosimetria Acelerada (ASAP) e análise termogravimétrica (TGA). O SEM-EDS exibiu a estrutura superficial e a composição de cada material. Os teores de sódio, oxigênio e carbono aumentaram após o ligante conectar Ze e AC. O P-XRD confirmou a cristalinidade de cada material e também dos compósitos, enquanto o FTIR indicou os grupos funcionais (C = C, O – H) em Ze/L/AC. Os experimentos de adsorção de contaminantes investigaram os efeitos do pH, temperatura e força iônica na adsorção de azul de metileno (MB) e Co(II) para cada material. Na adsorção de MB, a taxa de reação de primeira ordem de Ze/L/AC (0,02 h−1) foi o dobro da de Ze/AC (0,01 h−1). A taxa de reação de Ze/L/AC (4,8 h−1) também foi extraordinariamente maior que a de Ze/AC (0,6 h−1) na adsorção de Co(II). O compósito Ze/L/AC alcançou uma capacidade máxima de adsorção de 44,8 mg/g para MB e 66,6 mg/g para íons Co(II). A adsorção MB de Ze/AC e Ze/L/AC foi melhor ajustada no modelo de Freundlich com R2 de 0,96 e 0,97, respectivamente, o que indicou a adsorção multicamadas. Na adsorção de Co(II), os dados foram altamente ajustados no modelo de Langmuir com R2 de 0,94 e 0,92 o que indicou a adsorção em monocamada. Estes resultados indicaram que ambos os materiais exibiram quimissorção. A energia de ativação de Ze/L/AC na adsorção de MB (34,9 kJ mol−1) foi maior que a de Ze/L/AC na adsorção de Co (II) (26 kJ mol−1).

A poluição causada pelo uso excessivo de íons de metais pesados ​​e matéria orgânica em processos industriais tem levado direta e indiretamente ao lançamento de resíduos em cursos de água, contaminando ecossistemas e afetando a vida humana1,2,3. Íons de metais pesados ​​como cobalto (II), níquel (II), cromo (VI), chumbo (II) e outros podem ser tóxicos à vida mesmo em baixas concentrações4,5,6,7. A toxicidade do cobalto, níquel, cromo e chumbo pode ocorrer em 7 µg/L, 100 µg/L, 50 µg/L, 5 µg/dL respectivamente8,9. Metais pesados ​​como o cobalto são liberados no meio ambiente de diversas maneiras, incluindo o uso de Co não radioativo em processos industriais e os radionuclídeos 60Co e 58Co na medicina5. Foi relatado que o nível de cobalto no sangue estava associado ao aumento da espasticidade muscular8. Da mesma forma, altos níveis de poluentes orgânicos, como corantes e componentes fenólicos, podem ser altamente tóxicos. Por exemplo, a ingestão de azul de metileno (MB) pode causar sudorese profusa, náuseas, vômitos, apoptose neuronal, sensações de queimação e muitos outros efeitos negativos à saúde10,11.

Vários métodos eficazes foram aplicados para filtrar metais pesados ​​​​e corantes, incluindo osmose reversa, destilação e adsorção. No entanto, é difícil encontrar um método barato e eficaz. Por exemplo, a osmose reversa é o método mais comum aplicado na filtragem de água, mas o método muitas vezes desperdiça uma quantidade significativa de água12. Além disso, o processo de osmose reversa sempre remove uma grande quantidade de minerais saudáveis ​​da água12. A destilação é outro método comum, mas só consegue filtrar pequenas quantidades de água e custa mais energia13. Dentre os métodos, a adsorção ainda é o método mais eficaz devido à sua alta eficiência e baixo custo13. Os adsorventes podem ser produzidos de forma barata a partir de materiais de baixo custo, como resíduos agrícolas, nanomateriais e polímeros . Esses adsorventes podem ser projetados física e quimicamente para filtrar contaminantes específicos. Por exemplo, vários tipos de materiais de estrutura metálica orgânica (MOF), incluindo Zr-MOFs, ZIF-8, ZIF-67 e KIUB-MOF-1, foram projetados para remover metais específicos, como chumbo, mercúrio, azul de metileno e metila. laranja14,15,16.