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Mar 20, 2024

Applicazione dell'MCM

Scientific Reports volume 13, Numero articolo: 9837 (2023) Cita questo articolo 432 Accessi 2 Citazioni 1 Dettagli metriche altmetriche In questo lavoro, il materiale mesoporoso MCM-48 è stato preparato e

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 9837 (2023) Citare questo articolo

432 accessi

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In questo lavoro, il materiale mesoporoso MCM-48 è stato preparato e caratterizzato per applicarlo come adsorbente attivo per l'adsorbimento di 4-nitroanilina (4-nitrobenzenamina) dalle acque reflue. Le caratterizzazioni dell'MCM-48 sono state specificate implementando varie tecniche come; microscopia elettronica a scansione (SEM), analisi a raggi X a dispersione di energia (EDAX), diffrazione di raggi X (XRD), area superficiale di Brunauer-Emmett-Teller (BET), distribuzione della dimensione dei pori (PSD) e infrarosso in trasformata di Fourier (FTIR) . I risultati dell'adsorbimento batch hanno mostrato che l'MCM-48 era molto attivo per l'adsorbimento della 4-nitroanilina dalle acque reflue. I risultati dell'equilibrio di adsorbimento sono stati analizzati applicando isoterme come Langmuir, Freundlich e Temkin. L'assorbimento sperimentale massimo secondo l'adsorbimento di Langmuir di tipo I è risultato essere di circa 90 mg g−1. Il modello di Langmuir con coefficiente di determinazione R2 = 0,9965 è superiore al modello di Freundlich R2 = 0,99628 e al modello di Temkin R2 = 0,9834. L'adsorbimento cinetico è stato studiato secondo il modello di pseudo 1° ordine, pseudo 2° ordine e diffusione intraparticellare. I risultati cinetici hanno dimostrato che i coefficienti di regressione sono così elevati R2 = 0,9949, che significa che l'ipotesi di pseudo 2° ordine per il processo del meccanismo di adsorbimento sembra essere ben supportata. I risultati delle isoterme di adsorbimento e degli studi cinetici indicano che il meccanismo di adsorbimento è un processo di chemisorbimento e adsorbimento fisico.

Uno dei maggiori problemi ambientali nel mondo è la contaminazione dell’acqua causata dai rifiuti chimici, in particolare nei paesi in via di sviluppo. Le sostanze aromatiche, come la 4-nitroanilina (4-NA), sono uno dei contaminanti tipici nelle acque reflue industriali provenienti dalla produzione di insetticidi, prodotti petrolchimici, vernici chimiche e raffinerie di petrolio1,2,3. Questa sostanza provoca notevoli problemi ambientali a causa della sua tossicità, mutagenicità e cancerogenicità4. L'Agenzia statunitense per la protezione dell'ambiente (USEPA) ha identificato questa sostanza come uno dei contaminanti dell'acqua più significativi e urgenti. Anche a concentrazioni estremamente basse, il 4-NA nell’acqua rappresenta una minaccia per la salute umana e la vita acquatica5,6,7. Per trattare le acque reflue industriali sono stati sviluppati diversi metodi di trattamento, come processi a membrana, coagulazione, biodegradazione e adsorbimento. Tuttavia, il loro utilizzo è limitato da questioni quali spese elevate, inefficacia e non conformità con le normative sugli scarichi degli effluenti8,9,10. Inoltre, alcuni di questi processi si limitano a condensare gli inquinanti organici persistenti dalla fase liquida (acqua) alla fase solida mediante condensazione. Di conseguenza, richiedono spese aggiuntive per il trattamento dei contaminanti secondari11,12,13,14. Sono state applicate tecniche di adsorbimento per eliminare gli inquinanti organici e inorganici dalle acque reflue, con particolare enfasi sull'utilizzo di vari materiali come adsorbente preferito. Si può dire che la rigenerazione dei materiali adsorbenti usati è una procedura lunga e costosa15. Per questo motivo, vi è interesse nella creazione di nuovi adsorbenti per rimuovere la contaminazione nel flusso di rifiuti acquosi16. In base alle dimensioni, alla forma e ad altre caratteristiche di una molecola, come la polarità, le zeoliti possono rifiutare o assorbire selettivamente determinati composti. Ciò significa che possono agire come adsorbenti. Le argille organiche sono state al centro di numerose indagini sull'adsorbimento di molecole organiche da soluzioni acquose. Sono stati riportati casi di silicato16, materiali mesoporosi17 e zeoliti modificate e non modificate18,19,20. Per l'applicazione nelle procedure di separazione come adsorbente, il candidato MCM-48 sembra essere più promettente. Gli scienziati sono stati molto interessati al materiale mesoporoso MCM-48 da quando è stato scoperto dai ricercatori della Mobil Oil nel 1992 a causa del suo potenziale utilizzo come supporto di catalizzatori, catalizzatori e assorbenti. Queste proprietà del materiale sono elevata stabilità termica, volume specifico dei pori fino a 1,2 cm3 g−1, aree superficiali (1000–1500 m2 g−1), una distribuzione ridotta delle dimensioni dei pori e proprietà “non citotossiche”21. I materiali a base di silice mesoporosa, incluso MCM-48, sono stati sviluppati come efficienti trasportatori di catalizzatori, adsorbenti e sistemi di somministrazione di farmaci all'avanguardia22. Ciò è dovuto alle loro notevolissime stabilità termiche, morfologie porose, vaste aree superficiali e superfici altamente reattive per la presenza dei gruppi silanolici23,24.