Composito elettrofilato di acetato di cellulosa/carbone attivo modificato con EDTA (rC/AC

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 9919 (2023) Citare questo articolo

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Il presente studio ha fabbricato nanofibra di cellulosa rigenerata incorporata con carbone attivo e rC/AC3.7 funzionalizzato con reagente EDTA per la rimozione del colorante blu di metilene (MB). L'rC/AC3.7 è stato fabbricato mediante elettrofilatura di acetato di cellulosa (CA) con una soluzione di carbone attivo (AC) seguita da deacetilazione. La spettroscopia FT-IR è stata applicata per dimostrare le strutture chimiche. Al contrario, le analisi BET, SEM, TGA e DSC sono state applicate per studiare il diametro delle fibre e la morfologia della struttura, le proprietà termiche e le proprietà superficiali di rC/AC3.7-EDTA. La CA è stata deacetilata con successo per fornire nanofibra di cellulosa rigenerata/carbone attivo, quindi la dianidride dell'acido etilendiamminotetraacetico è stata utilizzata per funzionalizzare il composito di nanofibra fabbricato. rC/AC3.7-EDTA, rC/AC5.5-EDTA e rC/AC6.7-EDTA sono stati testati per l'adsorbimento del colorante MB con percentuali massime di rimozione che hanno raggiunto rispettivamente 97,48, 90,44 e 94,17%. Le circostanze migliori per gli esperimenti di assorbimento batch del colorante MB su rC/AC3.7-EDTA erano pH 7, una dose adsorbente di 2 g/L e una concentrazione iniziale di colorante MB di 20 mg/L per 180 minuti di tempo di contatto, con una percentuale massima di rimozione pari al 99,14%. I modelli isotermi più adatti sono Temkin e Hasely. Il risultato dei modelli isotermi illustra l'applicabilità del modello isotermo di Langmuir (LIM). La capacità massima del monostrato Qm determinata dal LIM lineare è 60,61 per 0,5 g/L di rC/AC3,7-EDTA. Tuttavia, sulla base dei risultati degli studi sulla funzione di errore, il modello dell’isoterma generalizzata ha la precisione più bassa. I dati ottenuti dagli studi sui modelli cinetici hanno evidenziato che il sistema di assorbimento segue il modello cinetico di pseudo-secondo ordine (PSOM) per tutto il periodo di assorbimento.

Molti inquinanti, inclusi coloranti e altri prodotti chimici, vengono smaltiti in corpi idrici che causano grave contaminazione ambientale e danni alla salute umana e di altri organismi viventi a causa della loro elevata tossicità1,2,3. I coloranti vengono utilizzati in numerosi processi industriali coinvolti nel settore tessile, fotografico, della stampa della carta, dei cosmetici, della tintura del cuoio, degli alimenti, della gomma, della plastica e nell'industria farmaceutica per colorare i loro prodotti4,5,6. Circa il 10-15% dei coloranti prodotti viene rilasciato come effluente durante la tintura7,8. Il colorante blu di metilene (MB) è un colorante cationico con una formula chimica di C16H18N3SCl ed è stato utilizzato come indicatore di analisi chimiche, medicinale per l'avvelenamento da cianuro, aspetti biologici e acquacoltura9,10. Gli effluenti del colorante MB possono danneggiare gravemente la salute umana fertile, la pesca e i terreni agricoli11. Per rimuovere i coloranti vengono utilizzati diversi metodi, tra cui la bonifica chimica, l'adsorbimento, la flocculazione, il trattamento biologico, l'elettrochimica, la precipitazione, la coagulazione, l'ossidazione avanzata e la fotocatalisi8,12,13,14. Il metodo più efficiente per assorbire i coloranti dall'acqua è la degradazione biologica, la bonifica chimica e l'adsorbimento15. Tuttavia, alcuni di questi metodi presentano dei limiti, come una minore bioefficienza per la degradazione biologica e i metodi di bonifica chimica sono costosi e inadatti per i coloranti complessi16. Le tecniche di adsorbimento sono segnalate come il metodo più efficiente, facile da maneggiare, reversibile, economico, conveniente per il riciclaggio e sicuro per la rimozione di coloranti tossici indesiderati8,17. La cellulosa è il biomateriale polisaccaridico più abbondante in natura, costituito da centinaia o migliaia di unità di D-glucosio legate β18,19,20. Ha proprietà interessanti come essere rinnovabile, rispettoso dell'ambiente, economico, non tossico, biodegradabile, biocompatibile, con un alto grado di cristallinità, uno straordinario grado di polimerizzazione, un'elevata resistenza alla trazione, essendo altamente cristallino, e avente un'elevata superficie specifica21,22,23. Sono state intraprese importanti ricerche sui compositi di acetato di cellulosa e nano-argilla durante l'elettrofilatura; tuttavia, manca ancora un approccio efficace per utilizzare correttamente l’acetato di cellulosa e l’argilla per rimuovere gli inquinanti24,25,26.