Разработка карбоксиметилцеллюлозы

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 14265 (2023) Цитировать эту статью

Подробности о метриках

С использованием гидрогеля карбоксиметилцеллюлозы натрия (CMC-GA), сшитой глутаровым альдегидом, и его композита на основе оксида нанографена (CMC-GA-GOx) был разработан эффективный адсорбент на основе биоосновы карбоксиметилцеллюлозы и оксида графена для адсорбционного удаления примесей катионного красителя метиленового синего (МБ). из промышленных сточных вод. Разработанные композиты CMC-GA-GOx были охарактеризованы с использованием инструментов анализа FTIR, RAMAN, TGA, SEM и EDX. В ходе периодических экспериментов в различных условиях исследовались несколько переменных, влияющих на удаление красителя MB, включая состав биокомпозита GO:CMC, время адсорбции, pH и температура, начальная концентрация MB, дозировка адсорбента и концентрация NaCl. Максимальный процент удаления красителя варьировался от 93 до 98%. Их получали с использованием биокомпозитов CMC-GA-GO102 с массовой долей ГО 20 %, временем адсорбции 25 мин, температурой адсорбции 25 °С, концентрацией МБ 10–30 ppm, pH адсорбции 7,0 и дозой адсорбента 0,2 г. Экспериментальные данные процесса адсорбции больше соответствуют изотерме Ленгмюра с максимальной адсорбционной способностью монослоя 76,92 мг/г. Процесс адсорбции подчинялся кинетической модели псевдовторого порядка. Удаление МБ было экзотермическим и самопроизвольным с термодинамической точки зрения. Кроме того, термодинамические результаты показали, что адсорбция наиболее эффективно действует при низких температурах. Наконец, возможность повторного использования разработанного CMC-GA-GO102 была доказана в ходе 10 последовательных циклов, в ходе которых было потеряно только 14% процента удаления красителя MB. Полученные результаты позволяют предположить, что разработанный композит CMC-GA-GO102 может стать недорогим и многоразовым адсорбентом для удаления органических катионных красителей из промышленных сточных вод.

Вода является одним из важнейших элементов всей жизни на Земле и с древних времен была благом для человеческой цивилизации. Однако вода является одной из самых сложных экологических проблем, а обеспечение безопасной и доступной питьевой водой и чистой водой является глобальной проблемой. Быстро ухудшающееся загрязнение окружающей среды природных ресурсов является современной проблемой, которую необходимо решать немедленно, если мы хотим, чтобы земля и ее обитатели выжили для будущих поколений1,2. В последние годы большое количество воды стало загрязненным из-за быстрого развития различных технологических областей, что привело к увеличению нарушений окружающей среды и серьезным проблемам загрязнения3. В целом загрязнение воды может происходить по-разному; однако значительная часть загрязнения воды вызвана загрязнением красителями в результате многочисленных промышленных сточных вод бумажной, косметической, кожевенной, пигментной, нефтяной, текстильной, пластмассовой, нефтеперерабатывающей, полиграфической, фармацевтической и пищевой промышленности4,5, 6.

По поведению диссоциации в водных растворах красители можно разделить на три категории: а) анионные (кислотные, прямые и реактивные красители) с отрицательным зарядом преимущественно за счет группы (SO3), б) катионные (основные красители). ) с протонированной аминогруппой и (в) неионогенные (дисперсные красители)7. Катионные или анионные азокрасители содержат одну или несколько азоактивных связей (N=N). Помимо устойчивости к свету, теплу и аэробному пищеварению, он может вызывать острые заболевания, такие как генетические мутации, аллергические реакции, рвота и цианоз8, что приводит к загрязнению окружающей среды и сопутствующим проблемам со здоровьем всех живых организмов, включая людей, животных, и растения9,10,11. Эти красители отрицательно влияют на здоровье человека из-за своей химической стабильности и небиоразлагаемости. Предыдущие исследования показали, что катионные красители высокотоксичны и более вредны, чем анионные красители, поскольку они легко взаимодействуют с цитоплазмой12,13,14,15.

Метиленовый синий (C16H18N3ClS) представляет собой одновременно тиазиновый и катионный краситель. МБ преимущественно используется в качестве красителя в текстильной промышленности, особенно при крашении шерсти, шелка и хлопка. Он широко используется в промышленных процессах, включая биомедицинские пигменты для окрашивания клеток, печати на бумаге и целлюлозе, резине, пластмассах, коже, косметике и окраске текстиля. Из-за своей токсичности, канцерогенности, мутагенности и небиоразлагаемости он считается наиболее вредным органическим загрязнителем водной среды. Это может вызвать тошноту, спутанность сознания, рвоту, ожоги глаз, спутанность сознания, цианоз, высокое кровяное давление, тахикардию, боль в животе, раздражение кожи, метгемоглобинемию, распад эритроцитов, одышку, обильное потоотделение, раздражение желудочно-кишечного тракта, аллергическую реакцию, диарею. люди. Кроме того, его вдыхание вызывает одышку после кратковременного воздействия13,16,17,18.