Эффективное адсорбционное удаление парацетамола и тиазолилового синего из загрязненной воды на биосинтезированные наночастицы оксида меди.

Aug 05, 2023

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 859 (2023) Цитировать эту статью

1767 Доступов

1 Цитаты

2 Альтметрика

Подробности о метриках

Наночастицы оксида меди (CuONP) привлекли огромное внимание как эффективные адсорбенты из-за их низкой стоимости, желаемой площади поверхности, большого количества активных центров, мощных текстурных характеристик и высокой адсорбционной способности. Однако CuONP не использовались для обеззараживания воды, содержащей все больше загрязняющих веществ из окружающей среды, таких как тиазолиловый синий и парацетамол. В настоящей работе изучена адсорбция тиазолилового синего и парацетамола на синтезированных зеленых CuONP, полученных из водного экстракта листьев Platanus occidentalis. BET, SEM, FTIR, XRD, EDX и точка pH при нулевом заряде показали успешный синтез CuONP, имеющих желаемые свойства поверхности с площадью поверхности 58,76 м2/г и средним размером 82,13 нм. Максимальные монослойные адсорбционные емкости 72,46 мг/г и 64,52 мг/г были получены для тиазолилового синего и парацетамола соответственно. Модели Фрейндлиха, псевдовторого порядка и внутричастичной диффузии хорошо подходят для адсорбции обоих загрязнителей. Исследования рН позволили предположить преобладание электростатических и более слабых межмолекулярных взаимодействий при адсорбции тиазолилового синего и парацетамола соответственно. Спонтанная, физическая, эндотермическая и случайная адсорбция загрязняющих веществ на CuONP была получена с помощью термодинамических соображений. Было обнаружено, что биосинтезированные CuONP пригодны для повторного использования и эффективны для адсорбции тиазолилового синего и парацетамола из воды.

Для того чтобы все живое было здоровым и счастливым, необходима чистая вода. В большинстве развивающихся и богатых стран нехватка чистой воды стала критической проблемой1. Это объясняется быстрым технологическим прогрессом, загрязнением промышленных сточных вод, быстрым ростом населения и нерегулярным выпадением осадков, которые ухудшают качество воды2,3,4. Регулярное использование современных удобств и товаров, таких как бензин для автомобилей, пластмасса, текстильная одежда, продукты питания и лекарства, и это лишь некоторые из них, привело к огромному образованию отходов и загрязнению ранее незагрязненных водных бассейнов5. Использование загрязненной воды оказало серьезное негативное воздействие на растительность, людей и другие живые существа6. В развивающихся странах наиболее надежный источник чистой воды для местного населения – грунтовые воды – быстро загрязняется промышленными выбросами как органических, так и неорганических сточных вод7.

Красители и фармацевтические загрязнители являются одними из наиболее распространенных загрязнителей воды8,9. Крупнейшим потребителем красителей с ежегодным глобальным использованием около 700 000 тонн является текстильная отрасль10. В результате значительное количество красителей выбрасывается в окружающую среду из сточных вод, используемых в текстильной промышленности11. Выбрасываемые красители могут негативно повлиять на окружающую среду, а также на здоровье человека. Из-за своей высокой стабильности, которая способствует устойчивости к биологическому и фоторазложению, красители сложно удалить из воды12. Кроме того, они уменьшают количество света, попадающего в водоемы, что влияет на то, как водные растения используют свет для фотосинтеза. Кроме того, продукты их распада, которые также могут быть мутагенными и канцерогенными, могут поражать почки, печень, мозг, кожу, центральную нервную систему и репродуктивную систему13. Они также могут вызывать проблемы со здоровьем, такие как тошнота, рвота, ожоги глаз и затрудненное дыхание11. Большинство исследований было сосредоточено на удалении из воды таких красителей, как малахитовый зеленый, родамин B, кристаллический фиолетовый, метилоранж, эриохром черный t, конголезский красный и метиленовый синий, при этом исследования других потенциально вредных красителей, таких как тиазолиловый синий, были ограничены. считается14. Более того, фармацевтические загрязнители также вредны для окружающей среды и здоровья человека15. В частности, ацетаминофен, обычно называемый парацетамолом (N-(4-гидроксифенил)ацетамид), является одним из наиболее используемых анальгетиков и жаропонижающих препаратов в мире. Он был обнаружен во всем мире в поверхностных водах, сточных водах и питьевой воде из-за его высокой стабильности, растворимости и гидрофильности16. Чрезмерное употребление этого препарата приводит к ряду физиологических проблем. Часть лекарства, не метаболизирующаяся, после приема выводится с мочой. В результате этот загрязнитель может присутствовать в различных количествах в бытовых или больничных сточных водах. Поскольку лекарство может накапливаться в жировой ткани в количествах, способных проявлять биологическую активность, присутствие биологически активных соединений в воде, предназначенной для потребления человеком, создает долгосрочную токсикологическую опасность17. Поэтому для сохранения качества вод окружающей среды необходимо очищать сточные воды, загрязненные тиазолиловым синим и парацетамолом.