Materiais de serragem em pó e frisados ​​óxido de ferro (III) modificado

Oct 24, 2023

Scientific Reports volume 13, Número do artigo: 531 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

Os problemas de contaminação por chumbo e corante reativo azul 4 (RB4) em águas residuais são preocupantes por causa de sua toxicidade para a vida aquática e a qualidade da água, portanto, recomenda-se a remoção de chumbo e corante RB4 das águas residuais antes do descarte. Pó de serragem (SP), pó de serragem dopado com ferro (III) óxido-hidróxido (SPF), grânulos de serragem (SPB) e pó de serragem dopado com ferro (III) óxido-hidróxido (SPFB) foram sintetizados e caracterizados com várias técnicas, e suas eficiências de remoção de chumbo ou corante RB4 foram investigadas por experimentos em lote, isotermas de adsorção, cinética e experimentos de dessorção. O SPFB demonstrou maior área superficial específica (11.020 m2 g−1) e menor tamanho de poro (3.937 nm) do que outros materiais. SP e SPF eram formas irregulares com estruturas heterogêneas, enquanto SPB e SPFB tinham formas esféricas com superfícies grosseiras. Cálcio (Ca) e oxigênio (O) foram encontrados em todos os materiais, enquanto ferro (Fe) foi encontrado apenas em SPF e SPFB. O–H, C–H, C=C e C–O foram detectados em todos os materiais. Suas eficiências de remoção de chumbo de todos os materiais foram superiores a 82%, e as eficiências de remoção de corante RB4 de SPB e SPFB foram superiores a 87%. Portanto, adicionar hidróxido de óxido de ferro (III) e alterar a forma do material ajudou a melhorar a eficiência do material para adsorção de chumbo ou corante RB4. SP e SPB corresponderam ao modelo de Langmuir relacionado a um processo de adsorção física, enquanto SPF e SPFB corresponderam ao modelo de Freundlich correlacionado a um processo de quimissorção. Todos os materiais corresponderam a um modelo cinético de pseudo segunda ordem relativo ao processo de adsorção química. Todos os materiais podem ser reutilizados em mais de 5 ciclos com alta remoção de chumbo de 63%, e SPB e SPFB também podem ser reutilizados em mais de 5 ciclos para alta remoção de corante RB4 de 72%. Portanto, o SPFB era um material potencial para aplicação na remoção de chumbo ou corante RB4 em aplicações industriais.

A poluição da água por metais pesados ​​ou contaminações por corantes cria muitos problemas com a qualidade da água, toxicidade para a vida aquática e o meio ambiente, diminuição do oxigênio nas fontes de água, um obstáculo à luz solar para a fotossíntese e persistência, acúmulo e transporte através da cadeia alimentar. Além disso, eles também criam muitos efeitos na saúde humana de disfunções em sistemas humanos, como cérebro, sangue, reprodução, sistema digestivo e respiratório, e causam câncer1. Em especial, o chumbo (Pb) é um metal pesado tóxico devido a sua toxicidade com persistência e bioacumulação. Um corante reativo azul 4 (RB4) é popularmente usado na indústria têxtil porque oferece uma cor duradoura no tecido. No entanto, se for lançado no meio ambiente sem tratamento, afeta a vida aquática e o meio ambiente, conforme mencionado acima. As fontes de liberação de chumbo ou corante RB4 são várias indústrias de baterias, eletrônicos, tintas, corantes, plásticos e têxteis que os utilizam em seus processos de fabricação2,3, portanto, suas águas residuais podem consistir em chumbo ou corante RB4. Como resultado, as águas residuais com contaminação por chumbo ou corante são necessárias para um tratamento estar abaixo dos padrões de qualidade da água para fins de segurança.

Muitos métodos de precipitação química, coagulação-floculação, eletroquímica, troca iônica e osmose reversa são usados ​​para eliminar metais pesados ​​ou corantes em águas residuais; no entanto, eles têm limitações de remoções incompletas de metais pesados, operações complicadas com custos caros, incluindo a criação de lodos tóxicos com a necessidade de descartes4. Como resultado, muitos estudos tentaram encontrar um método alternativo eficaz e ecologicamente correto em vez deles. Um método de adsorção é um bom método para resolver os problemas acima, pois oferece altas remoções de metais pesados ​​e corantes, custo adequado, operação simples e criação de baixo volume de lodo5. Além disso, várias opções disponíveis de adsorventes deste método são uma boa opção para um usuário considerar qual adsorvente é bom para remover um poluente alvo usando os critérios de consideração de adsorvente disponível naquela área, qualidade da água após o tratamento e orçamento. Vários adsorventes são usados ​​para eliminar um metal alvo específico ou íon de corante em águas residuais, como carvão ativado, quitosana, zeólita, cascas de frutas e resíduos da agricultura, alimentos e indústrias; no entanto, este estudo se concentrará em vários resíduos como adsorventes de baixo custo usados ​​para melhorar a qualidade da água, além de reduzir o volume de resíduos em termos de gerenciamento de resíduos. A eliminação de metais pesados ​​ou corantes de águas residuais de vários resíduos é demonstrada na Tabela 1. Entre esses adsorventes, a serragem é uma boa oferta porque possui boas propriedades químicas de celulose, hemicelulose, lignina, pectina, hidroxila e grupos carboxila para um bom chumbo ou adsorção de corante RB4 em águas residuais. Além disso, o uso de serragem pode reduzir uma grande quantidade de resíduos da serraria e ajudar a gerenciar o problema de descarte de resíduos, além de melhorar a qualidade da água usando serragem como material adsorvente. Embora a serragem tenha boas propriedades químicas para remover chumbo ou corante RB4, o método de melhoria do material precisa ser estudado para aumentar a eficiência de remoção de chumbo ou corante RB4 no caso de concentração de chumbo ou corante RB4 de alta resistência em aplicações industriais.