Подготовка 2

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 10618 (2023) Цитировать эту статью

359 доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

В данном исследовании был получен новый нанокомпозит Fe3O4/хитозан-полиакриламид, связанный 2-гидрокси-1-нафтальдегидом (Fe3O4@CS@Am@Nph). Синтезированный нанокомпозит был охарактеризован методами (FT-IR), рентгеновской дифракции (XRD), сканирующей электронной микроскопии (SEM), магнитометрии вибрационного образца (VSM) и термогравиметрического анализа (TGA). Модифицированный 2-гидрокси-1-нафтальдегидом нанокомпозит Fe3O4@CS@Am@Nph был использован в качестве эффективного адсорбента для удаления эверзоловой сажи из водных растворов методом периодической адсорбции. Было изучено влияние важных параметров на процесс поверхностной абсорбции красителя эверзол черный, включая pH, время контакта, дозировку адсорбента и начальную концентрацию красителя. Для описания изотерм и констант адсорбции использовались модели адсорбции Ленгмюра, Фрейндлиха и Темкина. Результаты равновесия показали, что поведение адсорбции черного красителя эверзол на нанокомпозите Fe3O4@CS@Am@Nph хорошо соответствует модели Ленгмюра. На основании анализа Ленгмюра максимальная адсорбционная емкость (мкм) Fe3O4@CS@Am@Nph для эверзоловой сажи составила 63,69 мг/г. Кинетические исследования показали, что адсорбция во всех случаях является процессом псевдовторого порядка. Кроме того, термодинамические исследования показали, что адсорбция является спонтанным и эндотермическим процессом.

Чрезмерное использование красящих веществ промышленностью на протяжении десятилетий привело к сокращению водных ресурсов в мире1,2. Например, в отраслях, связанных с крашением, пластификацией и производством бумаги, для окрашивания продукции используется много воды и химикатов, и, следовательно, они производят большое количество окрашенных сточных вод, которые, если их не очистить перед попаданием в окружающую среду и воды, могут привести к много проблем. Эти проблемы включают нарушение фотосинтеза вод и экосистем3. Более того, их сложная молекулярная структура и ароматические кольца токсичны и канцерогенны, что может повлиять на здоровье человека, водные микроорганизмы и окружающую среду4,5. Мембраны нанофильтрации6, ионный обмен7, электрохимическое окисление8, фотокаталитическая деградация9 и адсорбция — это методы, которые используются для удаления красителей и загрязняющих веществ из сточных вод. Однако большинство из вышеупомянутых методов неэффективны из-за таких факторов, как эксплуатационные затраты, вторичные отходы, воздействие на окружающую среду и связанные с этим проблемы, эффективность и применение10. Среди этих методов адсорбция превосходит другие методы благодаря низкой начальной стоимости, простоте конструкции, гибкости и высокой эффективности11. В этой области использовались и исследовались многие абсорбенты, включая активированный уголь, наноглины, растительную биомассу и природные абсорбенты12. Среди этих поглотителей активированный уголь является наиболее подходящим поглотителем для удаления всех видов загрязнений. Однако высокая цена, отсутствие переработки и повторного использования ограничивают применение этого абсорбента13.

В последнее время магнитные наночастицы привлекли большое внимание, поскольку они обладают отличными магнитными свойствами, такими как большая площадь поверхности, низкая токсичность, химическая стабильность, хорошая биосовместимость и биоразложение14,15. Его также можно легко и быстро отделить от водных растворов с помощью внешнего магнитного поля, не требуя утомительной фильтрации или центрифугирования16. Химическое или физическое изменение поверхности наночастиц Fe3O4 с помощью некоторых поверхностно-активных веществ или полимеров необходимо для улучшения адсорбционных характеристик наночастиц Fe3O417. Полисахариды, такие как хитозан и его производные, представляют больший интерес, поскольку использование адсорбентов на основе хитозана является одним из лучших способов удаляют цвета и ионы тяжелых металлов даже при низких концентрациях18. Хитозан в основном содержит поли2-дезокси-d-глюкозу, которая является производным биополимера и обладает хорошо известными полимерными свойствами. Он привлек внимание ученых из-за биосовместимости, биоразлагаемости и нетоксичности19,20,21,22. Поскольку хитозан содержит большое количество аминных и гидроксильных групп, он обладает очень высокой абсорбционной способностью удалять многие типы металлов, таких как медь, хром, серебро и платина. Однако для улучшения поглотительных свойств адсорбентов большое внимание уделяется разработке и синтезу новых адсорбентов. Например, магнитный хитозановый комплекс, нанесенный на поверхность Fe2O3, был использован для удаления ализаринового красного из водных сред23. Ван и др. использовали магнитные наночастицы полидофамин-хитозан в качестве адсорбционного материала для удаления метиленового синего и малахитового зеленого из водных растворов24. Чжу и др. синтезировали модифицированные хитозаном магнитно-графитированные многостенные углеродные нанотрубки для эффективного удаления конго красного из водных растворов25. Армаган и др. провели комплексное исследование по удалению эверзоловой сажи с помощью Zeolite26.