Eliminazione efficace dell'inquinante cristalvioletto tramite foto

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 7723 (2023) Citare questo articolo

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Il processo foto-Fenton è un metodo appropriato del processo di ossidazione avanzata utilizzato nella fotocatalisi di coloranti organici come il cristalvioletto (CV). Le nanopolveri Gd(2−x)La(x)Zr2O7 di ossido di zirconio gadolinio sostituito con ioni La3+ (x = 0,1, 0,2, 0,3 e 0,5) sono state preparate con successo utilizzando il metodo di autocombustione sol-gel da utilizzare per un'efficiente fotocatalisi di CV con processo foto-Fenton. La fluorite difettosa ben cristallizzata, strutturata con il gruppo spaziale: Fm-3m, è stata rilevata utilizzando l'analisi di diffrazione di raggi X. È stato riscontrato che i parametri reticolari aumentano con la concentrazione di ioni La3+ valutata. La dimensione dei grani delle polveri sintetizzate aumentava con l'aumento del contenuto di ioni La3+. I modelli SAED raffiguravano fluorite strutturata con fluorite. UV/Vis. lo spettrofotometro è stato utilizzato per la determinazione dell'energia del gap di banda delle nanopolveri Gd(2−x)La(x)Zr2O7 che aumentava con l'aumento del contenuto di ioni La3+. È stato riscontrato che aumenta da 4 a 3,6 eV. Lo spettrofotometro visibile è stato utilizzato per determinare concentrazioni sconosciute durante il processo di fotocatalisi per garantire l'efficacia del processo. Nel complesso, i risultati illustrano che la reazione foto-Fenton su Gd(2−x)La(x)Zr2O7 ha funzionato in modo eccellente nella rimozione del cristalvioletto (CV). Il rapporto di fotoriparazione del CV ha raggiunto il 90% entro 1 ora.

I settori della carta, del tessile, del cuoio, della plastica, della galvanica, della trasformazione alimentare, farmaceutico e agricolo sono solo alcuni dei settori che hanno visto un aumento del commercio nel periodo contemporaneo1,2. Poiché questi settori producono prodotti di alta qualità, sono significativi per la società nel suo insieme. La maggior parte delle operazioni industriali si basa su coloranti organici per colorare i propri prodotti, per poi scaricare questi colori nelle falde acquifere d'acqua dolce, come ruscelli e fiumi, che alla fine sfociano nel mare3,4,5.

Questi coloranti sono presenti da molto tempo e non solo danneggiano gravemente quasi ogni tipo di vita, ma sconvolgono anche l'equilibrio naturale6,7. Circa il 20% di questi colori vengono scaricati nell'ambiente come effluenti, danneggiando l'ecologia. Questi inquinanti sono estremamente difficili da decomporre a causa della loro struttura stabile8,9. Inoltre, questi inquinanti possono causare gravi problemi nelle persone, come irritazioni agli occhi, allergie cutanee, mutazioni genetiche e problemi al fegato10,11,12.

Uno di questi coloranti pericolosi, noto come cristalvioletto (CV), viene utilizzato in una varietà di prodotti prodotti da Gram, inclusi fertilizzanti, detergenti, agenti batteriostatici, coloranti per pelle e detersivi. È un potente cancerogeno per le creature marine. Inoltre, il CV distrugge i cromosomi, il che provoca seri problemi quando le cellule danneggiate si dividono. Inoltre, il colorante CV è classificato come colorante cationico trifenilmetano utilizzato nei settori delle tinture tessili e della carta. Con questa tecnica vengono colorati anche vari prodotti, tra cui fertilizzanti, antigelo, detergenti e pelle. Come colorazione istologica, viene utilizzata anche la CV, in particolare nella colorazione di Gram per classificare i batteri13,14.

Il disturbo della vita acquatica e la contaminazione dell'acqua sono causati dallo scarico di coloranti nelle acque reflue15. Di conseguenza, è necessario un metodo adeguato ed efficiente per il trattamento delle acque reflue contenenti coloranti, come il CV16, poiché la comprovata capacità del colorante di provocare il cancro e altre mutazioni sia nelle persone che negli animali17 ed è essenziale nell'uomo. Gli ossidanti e i coagulanti tradizionali, così come la biodegradazione, la coagulazione, l'adsorbimento e la deposizione fisica, si sono rivelati insufficienti per il trattamento delle CV18,19.

D'altra parte, ossidanti migliori, catalisi a microonde, fotocatalisi, tecnologia a membrana e processi di ossidazione avanzata (AOP) sembrano promettenti per la decolorazione dei CV20,21,22. Il difetto fondamentale del trattamento fisico è che si limita a spostare i coloranti dalla forma liquida a quella solida, che è difficile da pulire. Di conseguenza, per degradare tali inquinanti, il trattamento chimico che impiega AOP, in particolare la fotocatalisi eterogenea, ha suscitato interesse 23.