Formação de si mesmo

Oct 07, 2023

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 11556 (2023) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

Este estudo descreve a formação de carvão ativado autodopado com nitrogênio (NDAC) por uma nova maneira de empregar farinha de peixe (mistura de Atherina hepseetus e Sardina pilchardus com 60% de proteína) como dopante de nitrogênio, ZnCl2 como agente impregnante, serragem como fonte de carbono e água com proporção mássica (2:1:1:12), que foi submetida ao processo hidrotérmico. A mistura hidrotérmica foi seca em estufa e carbonizada sob fluxo de nitrogênio por uma hora a 600, 700 e 800 °C. A caracterização do NDAC foi realizada utilizando diversas técnicas analíticas de análise. O NDAC sintetizado exibiu características únicas, como estrutura microporosa (1,84 ~ 2,01 nm), alta área superficial (437,51 ~ 680,86 m2/g), volume de poros totais (0,22 ~ 0,32 cm3/g) e teor de nitrogênio (12,82 ~ 13,73% ). Testes de remoção de lote foram realizados para investigar o impacto da concentração inicial de íons de cromo (100–400 mg/L), dose de NDAC (0,5–2,5 g/L), pH e tempo de contato (5–120 min). Essas características úteis do NDAC, particularmente do NDAC600, foram adequadas para uso como um excelente adsorvente para íons Cr6+ com capacidade máxima de adsorção (Qm) (769,23 mg/g), e a maior absorção de adsorção de íons de cromo (81,18%) foi obtida em Valor de pH 1,5 à temperatura ambiente. Os modelos Halsey e Temkin ajustaram-se razoavelmente aos dados de adsorção. A absorção de íons tóxicos de cromo é melhor representada com dados cinéticos de taxa de pseudo-segunda ordem.

Água é vida, um recurso natural essencial para a sobrevivência e o crescimento dos organismos vivos. A água é fortemente necessária para satisfazer as exigências básicas de uma população, as ambições sociais e económicas, a agricultura, a urbanização, a industrialização e muitos outros usos1. A poluição da água, do ar e da terra por iões metálicos tóxicos em áreas urbanas sobrelotadas devido à rápida expansão das actividades industriais e ao aumento da população tornou-se um problema global2. Recentemente, ao longo do século XX, a necessidade de água pura tornou-se um desafio e desenvolveu-se a consciência de proteger o nosso ambiente da poluição. Em particular, o crescimento da contaminação por micropoluentes inorgânicos, como os metais pesados, atraiu a preocupação de muitos investigadores porque são persistentes, muito tóxicos e por vezes têm um efeito mortal3.

Os metais pesados ​​são, em muitos casos, tóxicos e causam degradação à vida vegetal e aquática, bem como danos ao ser humano4. Nas últimas décadas, a exposição a um ambiente contaminado com metais pesados ​​tornou-se um grave risco ambiental em todo o mundo4. O cromo é um elemento natural encontrado durante erupções vulcânicas na poeira, rochas e solo. A EPA (Agência de Proteção Ambiental dos EUA) classificou o cromo como um dos poluentes ambientais tóxicos mais comuns da natureza5. O cromo e seus compostos resultam principalmente de diversas atividades industriais, como a indústria do couro6,7. Por exemplo, na Índia, o processamento das indústrias de curtimento de couro causou uma grande influência de (2.000 ~ 32.000 toneladas/ano de Cr6+) no meio ambiente8,9. Além disso, o cromo é amplamente utilizado em galvanoplastia, ácido crômico, lamas de perfuração, reagentes catalíticos e aço refratário10.

Muitas atividades antropogênicas, como plantio de metal, tratamento de água em torres de resfriamento em diversas indústrias, conservação de madeira, produção de pigmentos e instrumentos elétricos e eletrônicos levaram à contaminação generalizada de cromo hexavalente (Cr6+) na biosfera, de modo que a biodisponibilidade e a biomobilidade do Cr6+ será aumentada11. O cromo existe principalmente em dois estados de oxidação, trivalente e hexavalente; os efeitos tóxicos do crómio nos ecossistemas e nos seus habitantes dependem do seu estado de valência12. Íons Cr6+ altamente venenosos, mutagênicos, móveis e solúveis são normalmente encontrados em associação com oxigênio como cromato (CrO42–) em níveis de pH superiores a 6,5 ​​ou dicromato (Cr2O72–) em níveis baixos de pH12. Embora Cr3+ seja menos tóxico, bioelemento e geralmente ocorre como Cr(OH)2+, CrOH2+, Cr(OH)3 e Cr(OH)4–, Cr2(OH)2 e Cr3(OH)4. Porém, essas atividades industriais geraram grandes quantidades de resíduos sólidos e líquidos ricos em cromo, além de emissões atmosféricas13,14. A exposição grave e frequente aos íons hexavalentes de cromo pode causar muitas doenças, como câncer de pulmão e de pele15, redução da eficiência do sistema imunológico, insuficiência hepática e renal, hemorragias internas e danos ao DNA, úlceras no revestimento nasal do nariz, irritação, anemia , úlceras estomacais e do intestino delgado e outros problemas do aparelho respiratório16. Portanto, inúmeras estratégias científicas de eliminação de íons metálicos tornaram-se apontadas como possíveis soluções.