Melhoria da eficiência de adsorção de cristal violeta e clorpirifós em hidrogel de pectina@Fe3O4

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 10764 (2023) Citar este artigo

O nanoadsornet à base de hidrogel mesoporoso magnético foi preparado adicionando as nanopartículas magnéticas de Fe3O4 preparadas ex situ (MNPs) e argila de bentonita ao substrato de hidrogel de pectina reticulado tridimensional (3D) para a adsorção de pesticida organofosforado clorpirifós (CPF) e cristal corante orgânico violeta (CV). Diferentes métodos analíticos foram utilizados para confirmar as características estruturais. Com base nos dados obtidos, o potencial zeta do nanoadsorvente em água deionizada com pH 7 foi de -34,1 mV, e a área superficial foi medida em 68,90 m2/g. A novidade do nanoadsorvente de hidrogel preparado deve-se a possuir um grupo funcional reativo contendo um heteroátomo, uma estrutura porosa e reticulada que auxilia na difusão conveniente de moléculas de contaminantes e nas interações entre o nanoadsorvente e os contaminantes, a saber, CPF e CV. As principais forças motrizes na adsorção pelo adsorvente Pectina hidrogel@Fe3O4-bentonita são as interações eletrostáticas e por ligações de hidrogênio, que resultaram em uma grande capacidade de adsorção. Para determinar as condições ideais de adsorção, fatores efetivos na capacidade de adsorção do CV e CPF, incluindo pH da solução, dosagem do adsorvente, tempo de contato e concentração inicial de poluentes, foram investigados experimentalmente. Assim, em condições ótimas, ou seja, tempo de contato (20 e 15 min), pH 7 e 8, dosagem de adsorvente (0,005 g), concentração inicial (50 mg/L), T (298 K) para CPF e CV, respectivamente, a capacidade de adsorção de CPF e CV foi de 833,333 mg/g e 909,091 mg/g. O nanoadsorvente magnético hidrogel de pectina @Fe3O4-bentonita preparado apresentou alta porosidade, área superficial aumentada e numerosos sítios reativos e foi preparado usando materiais baratos e disponíveis. Além disso, a isoterma de Freundlich descreveu o procedimento de adsorção, e o modelo de pseudo-segunda ordem explicou a cinética de adsorção. O novo nanoadsorvente preparado foi isolado magneticamente e reutilizado por três execuções sucessivas de adsorção-dessorção sem uma redução específica na eficiência de adsorção. Portanto, o nanoadsorvente magnético hidrogel de pectina@Fe3O4-bentonita é um sistema de adsorção promissor para eliminar pesticidas organofosforados e corantes orgânicos devido à sua notável capacidade de adsorção.

Juntamente com o rápido aumento populacional no mundo, o fornecimento de alimentos é uma questão significativa que deve ser considerada profundamente. A este respeito, parece inevitável não utilizar pragas de plantas na agricultura para fornecer alimentos. Porém, esse procedimento libera agrotóxicos na natureza e sua utilização excessiva1,2. Os pesticidas organofosforados são categorizados como pesticidas sintéticos entre vários tipos de pesticidas, que têm sido empregados na agricultura industrial e utilizados como inseticidas, bem como agentes nervosos em muitos países, devido às restrições generalizadas ao uso de pesticidas organoclorados desde a década de 1970. Cerca de 36% do mercado mundial total de agrotóxicos é composto por organofosforados3. O Clorpirifós (CPF) é um inseticida organofosforado clorado de alta cristalinidade, produzido e utilizado mundialmente desde 1965 em diversas formas, ou seja, líquido, gel, pellets, pós molháveis, etc.4,5. O desejo do público de utilizar o pesticida CPF está relacionado a duas razões principais: uma é o seu baixo custo e a outra é o seu fácil acesso6. A longa durabilidade do CPF é atribuída às suas características físico-químicas e estruturais. O CPF é um material apolar e pouco solúvel em água, com maior partição de solventes aquáticos para solventes orgânicos. Por suprimir a enzima acetilcolinesterase, semelhante a outras formas organofosforadas, ocorrem efeitos tóxicos do CPF, que podem causar diversos efeitos neurocomportamentais7,8. Devido a uma nova declaração, os pesquisadores consideraram diversos efeitos do CPF nas células-alvo.