Sintesi di carbone attivo composito con sabbia nera egiziana per prestazioni di adsorbimento migliorate verso il colorante blu di metilene

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 4209 (2023) Citare questo articolo

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Il presente studio riporta la fattibilità della sintesi di un nuovo adsorbente composito poroso, preparato da carbone attivo di nocciolo d'oliva (OS400) e impregnazioni minerali di granato (GA) (denominate OSMG). Questo composito (OSMG) è stato applicato per la sua capacità di adsorbire un colorante organico macromolecolare. Le caratteristiche strutturali del composito sono state valutate utilizzando varie tecniche come Brunauer-Emmett-Teller (BET), microscopia elettronica a scansione dotata di spettroscopia a raggi X a dispersione di energia (SEM-EDX), diffrazione di raggi X (XRD) e trasformata di Fourier a infrarossi spettrometro (FT-IR). L'area superficiale specifica del granato (GA), (OS400) e (OSMG) è risultata essere 5,157 mg⋅g−1, 1489,598 mg⋅g−1 e 546,392 mg⋅g−1, rispettivamente. L'area superficiale specifica del nuovo composito (OSMG) è stata promossa per migliorare l'adsorbimento del blu di metilene (MB). Gli esperimenti sono stati condotti in varie condizioni, tra cui tempo di contatto, concentrazione iniziale del colorante, dosaggio dell'adsorbente, pH e temperature. I dati di questi esperimenti sono stati analizzati utilizzando diversi modelli di adsorbimento tra cui Langmuir, Freundlich, Temkin e Dubinin-Radushkevich (DR). I risultati hanno indicato che l'adsorbimento si adatta meglio al modello di Freundlich e che il processo di adsorbimento segue un meccanismo cinetico di pseudo-secondo ordine. Inoltre, l'analisi termodinamica ha indicato che l'adsorbimento di MB su adsorbenti di granato (GA) è endotermico, mentre l'adsorbimento su (OS400) e (OSMG) è un processo esotermico e non spontaneo. Il composito OSMG può essere utilizzato per almeno cinque cicli senza perdita significativa delle prestazioni di assorbimento e può essere facilmente separato dall'acqua dopo il trattamento.

L’attività antropica e l’espansione della popolazione sono spesso legate alla misura in cui i contaminanti sono presenti nell’ecosistema1. Anche quantità minime di colorante scaricate nell'acqua possono danneggiare la vita acquatica, diminuire la trasmissione della luce e avere un impatto negativo sulla fotosintesi2. Sono disponibili rapporti a livello mondiale su oltre 100.000 coloranti commerciali3.

Oggi tutti hanno accesso praticamente illimitato al colore e ogni anno ne vengono prodotte più di un milione di tonnellate1,4. Un colorante comunemente utilizzato in questi settori è il blu di metilene, che è solubile in acqua e può essere dannoso se ingerito, inalato o contattato con la pelle5,6. L'esposizione al blu di metilene può causare irritazione agli occhi, metaemoglobinemia, produrre cianosi, convulsioni, tachicardia, dispnea, irritare la pelle e, se ingerito, causare nausea, vomito, diarrea e molti altri sintomi7. È altamente presente negli effluenti (altamente visibile con piccole quantità di coloranti < 1 ppm)6.

La produzione di coloranti tossici da parte di alcune industrie può comportare un significativo inquinamento ambientale, in particolare sotto forma di acque reflue8. Esistono numerose tecnologie e strategie convenzionali utilizzate per rimuovere questi coloranti dalle acque reflue, tra cui lo scambio ionico, la tecnologia delle membrane, metodi fisico-chimici, processi fotochimici e fotocatalitici, ossidazione avanzata e tecniche biologiche9,10.

La produzione di coloranti tossici da parte di alcune industrie può provocare un significativo inquinamento ambientale, in particolare sotto forma di acque reflue. Esistono numerose tecnologie e strategie convenzionali utilizzate per rimuovere questi coloranti dalle acque reflue, tra cui lo scambio ionico, la tecnologia delle membrane, metodi fisico-chimici, processi fotochimici e fotocatalitici, ossidazione avanzata e tecniche biologiche.

L'adsorbimento è una strategia ampiamente utilizzata ed efficace per rimuovere gli inquinanti dalle acque reflue impure11,12. I vantaggi dell'adsorbimento includono elevata efficienza di rimozione, semplicità, facilità di applicazione e capacità di gestire soluzioni altamente concentrate13,14 Nel processo di adsorbimento sono stati impiegati vari materiali adsorbenti, inclusi minerali argillosi, nanomateriali, rifiuti agricoli e biomasse biologiche15,16 . Inoltre, i ricercatori hanno utilizzato una serie di adsorbenti specifici come biochar, biochar di lolla di riso, biochar di lolla di riso caricato con nanoparticelle di ZnO, composito biochar-MgO, nanocomposito Fe3O4/Clinoptilolite e adsorbente composito di doppio idrossido stratificato di Zn/Al e biochar di bagassa per il trattamento delle acque reflue10.