Adsorção de azul de metileno de efluentes industriais têxteis utilizando carvão ativado desenvolvido na planta Rumex abyssinicus

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 5427 (2023) Citar este artigo

2.465 acessos

4 citações

1 Altmétrico

Detalhes das métricas

O azul de metileno (MB) é encontrado abundantemente 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 águas residuárias têxteis utilizando o carvão ativado desenvolvido a partir de Rumex abyssinicus. O adsorvente foi ativado por métodos químicos e térmicos e em seguida caracterizado por MEV, FTIR, BET, DRX e carga de ponto zero de pH (pHpzc). A isoterma de adsorção e a cinética 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 utilizando metodologia de superfície de resposta. A caracterização de um carvão ativado Rumex abyssinicus apresentou múltiplos grupos funcionais (FTIR), uma estrutura amorfa (XRD), fissura com morfologia ascendente e descendente (SEM), pHpzc de 5,03 e uma alta área superficial específica de BET de 2522 m2 /g. A otimização da remoção do corante MB foi realizada utilizando a metodologia Response Surface acoplada à abordagem Box Behnken. A eficiência máxima 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 de R2 0,99 mostrando que o processo de adsorção era heterogêneo e multicamadas enquanto o estudo cinético 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 a descarregar enormes volumes de águas residuais no ambiente próximo, sem tratamento adequado1. Na indústria têxtil, muitos processos como tingimento, acabamento e lavagem exigiam muita água, o que torna a indústria uma fábrica com uso intensivo de água2. Sabe-se que a indústria têxtil consome 1.000 dos 100.000 tipos de corantes presentes no mercado comercial. A taxa anual de produção 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. Porém, cerca de 15% dos corantes utilizados na indústria são eventualmente lançados no meio ambiente após serem produzidos e processados5. Laranja de metila, rodamina B, azul de metileno (MB), vermelho Congo e preto reativo-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, especialmente nas indústrias têxteis, para tingir têxteis, 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, (cloreto de 3,7-bis (dimetilamino) fenotiazina cloreto de tetra metiltionina) e composto químico catiônico9. Uma grande quantidade de MB é usada como corante nas indústrias de lã, seda, papéis, cosméticos, corantes capilares temporários, algodão, têxtil, alimentícia e farmacêutica10. 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, cancerígeno e mutagênico10. A introdução de águas residuais coloridas no ecossistema é uma causa notável de eutrofização, poluição estética e perturbações da vida aquática11. Os efluentes gerados nas indústrias têxteis são compostos por diversos corantes e são capazes de causar sérios problemas à saúde e ao meio ambiente12. Estabilidade térmica e fotográfica do corante no ambiente que resulta na absorção e reflexão da luz solar. Isso reduz o processo de fotossíntese e interfere no fluxo natural da cadeia alimentar. A exposição prolongada ao MB pode causar impactos significativos à saúde, como anemia, câncer, vômito, irritação ocular, náusea, vômito, metemoglobinemia e confusão mental13,14,15,16,17,18,19. Portanto, o impacto inevitável destes poluentes exige tratamento antes da descarga na corrente principal e causa degradação ambiental20.