Adsorção de azul de metileno de efluentes industriais têxteis usando carvão ativado desenvolvido a partir da planta Rumex abyssinicus

May 07, 2023

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 5427 (2023) Cite este artigo

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O azul de metileno (MB) é abundantemente encontrado em efluentes industriais têxteis que podem causar graves problemas de saúde para a ecologia pública e ambiental. Portanto, este estudo teve como objetivo remover MB de efluentes têxteis usando o carvão ativado desenvolvido a partir de Rumex abyssinicus. O adsorvente foi ativado por métodos químicos e térmicos, e então foi caracterizado por MEV, FTIR, BET, XRD e carga de ponto zero de pH (pHpzc). A isoterma e a cinética de adsorção também foram investigadas. O delineamento experimental foi composto por quatro fatores em três níveis (pH (3, 6 e 9), concentração inicial de MB (100, 150 e 200 mg/L), dosagem de adsorvente (20, 40 e 60 mg/100 mL ) e tempo de contato (20, 40 e 60 min)). A interação de adsorção foi avaliada usando a metodologia de superfície de resposta. A caracterização de um carvão ativado de Rumex abyssinicus revelou ter múltiplos grupos funcionais (FTIR), uma estrutura amorfa (XRD), rachadura com morfologia ascendente e descendente (SEM), pHpzc de 5,03 e uma alta área de superfície específica BET de 2522 m2 /g. A otimização da remoção do corante MB foi realizada usando a metodologia Response Surface acoplada à abordagem Box Behnken. A máxima eficiência de remoção de 99,9% foi registrada em condições ótimas de pH 9, concentração de MB de 100 mg/L, dosagem de adsorvente de 60 mg/100 mL e tempo de contato de 60 min. Entre os três modelos de isoterma de adsorção, o modelo de isoterma de Freundlich foi o que melhor se ajustou com um valor experimental em R2 0,99 mostrando que o processo de adsorção foi heterogêneo e multicamadas, enquanto o estudo de cinética revelou pseudo-segunda ordem em R2 0,88. Finalmente, este processo de adsorção é bastante promissor para ser utilizado a nível industrial.

Muitas indústrias têxteis estão despejando grandes volumes de águas residuais no ambiente próximo sem tratamento adequado1. Na indústria têxtil, muitos processos como tingimento, acabamento e lavagem requerem muita água, o que torna a indústria uma fábrica intensiva em água2. A indústria têxtil é conhecida por consumir 1.000 dos 100.000 tipos de corantes presentes no mercado comercial. A taxa de produção anual de corantes é estimada em cerca de 700.000 toneladas3. Também foi relatado que cerca de 700.000 a 800.000 toneladas de corantes com 100.000 compostos distintos são fabricados anualmente em todo o mundo4. No entanto, cerca de 15% dos corantes utilizados na indústria acabam sendo liberados no meio ambiente após serem produzidos e processados5. Laranja de Metila, Rodamina B, Azul de Metileno (MB), Vermelho Congo e Reactive Black-5 são classificados em corantes aniônicos, neutros e catiônicos que estão entre os corantes mais utilizados no setor têxtil6,7. Os corantes são corantes e compostos valiosos para produtos industriais, particularmente nas indústrias têxteis para tingir tecidos, fios, plásticos e outros substratos. No entanto, eles não são degradáveis ​​devido à complexidade química e à multiplicidade de manchas que resultam na distração do sistema ambiental8. Especificamente, MB é um aromático heterocíclico sintético, C16H18N3SCl 319,85 g/mol, (3,7-bis(dimetilamino) cloreto de fenotiazina cloreto de tetra metiltionina) e composto químico catiônico9. Grande quantidade de MB é utilizada como corante para lã, seda, papéis, cosméticos, tinturas capilares temporárias, algodão, têxtil, alimentícia e farmacêutica10. O MB é conhecido por suas propriedades antioxidantes, cardioprotetoras, antimaláricas e antidepressivas. Precisamente, o MB é um corante catiônico popular e um produto químico ambientalmente persistente, tóxico, carcinogênico e mutagênico10. A introdução de águas residuais coloridas no ecossistema é uma causa notável de eutrofização, poluição estética e perturbações da vida aquática11. As águas residuárias geradas pelas indústrias têxteis são compostas por diversos corantes e capazes de causar sérios problemas de saúde e ambientais12. Estabilidade térmica e fotostática do corante no ambiente, o que resulta na absorção e reflexão da luz solar. Isso reduz o processo de fotossíntese e as interferências no fluxo natural da cadeia alimentar. A exposição prolongada ao MB pode causar impactos significativos à saúde, como anemia, câncer, vômitos, irritação ocular, náuseas, vômitos, metemoglobinemia e confusão mental13,14,15,16,17,18,19. Portanto, o impacto inevitável desses poluentes requer tratamento antes do lançamento na corrente principal e causando degradação ambiental20.