Remoção adsortiva eficiente de paracetamol e azul de tiazolila de água poluída em nanopartículas de óxido de cobre biossintetizadas

Aug 05, 2023

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 859 (2023) Citar este artigo

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Nanopartículas de óxido de cobre (CuONPs) têm recebido enorme atenção como adsorventes eficientes devido ao seu baixo custo, área superficial desejável, sítios ativos abundantes, características texturais potentes e alta capacidade de adsorção. No entanto, os CuONPs não foram empregados para descontaminar água carregada com contaminantes ambientais crescentes, como azul de tiazolil e paracetamol. Aqui, foi estudada a adsorção de azul de tiazolila e paracetamol em CuONPs sintetizados verdes preparados a partir do extrato aquoso de folhas de Platanus occidentalis. O BET, SEM, FTIR, XRD, EDX e ponto de pH de carga zero mostraram a síntese bem sucedida de CuONPs com propriedades de superfície desejáveis ​​com uma área superficial de 58,76 m2/g e um tamanho médio de 82,13 nm. As capacidades máximas de adsorção em monocamada de 72,46 mg/ge 64,52 mg/g foram obtidas para azul de tiazolila e paracetamol, respectivamente. Os modelos de Freundlich, de pseudo-segunda ordem e de difusão intrapartículas foram bem ajustados à adsorção de ambos os poluentes. Os estudos de pH sugeriram a predominância de interações eletrostáticas e intermoleculares mais fracas na adsorção do azul de tiazolila e do paracetamol, respectivamente. A adsorção espontânea, física, endotérmica e aleatória dos poluentes nos CuONPs foi obtida a partir da consideração termodinâmica. Descobriu-se que os CuONPs biossintetizados são altamente reutilizáveis ​​e eficientes para a adsorção de azul de tiazolila e paracetamol da água.

Para que todos os seres vivos sejam saudáveis ​​e felizes, é necessária água limpa. Na maioria dos países ricos e em desenvolvimento, a falta de água potável tornou-se uma questão crítica1. Isto é atribuído ao rápido avanço tecnológico, à poluição dos efluentes industriais, ao rápido crescimento da população humana e às chuvas irregulares que degradam a qualidade da água2,3,4. O uso regular de comodidades e bens contemporâneos, como gasolina para automóveis, plásticos, vestuário têxtil, produtos alimentares e medicamentos, para citar alguns, levou à enorme geração de resíduos e à contaminação de bacias hidrográficas anteriormente não poluídas5. O uso de água contaminada teve sérios impactos negativos na vegetação, nas pessoas e em outros seres vivos6. Nos países em desenvolvimento, a fonte de água limpa mais confiável da população local, que são as águas subterrâneas, está a ser rapidamente poluída por descargas industriais de efluentes orgânicos e inorgânicos7.

Corantes e poluentes farmacêuticos são um dos contaminantes mais comuns da água8,9. O maior utilizador de corantes, com uma utilização global anual de cerca de 700.000 toneladas, é o setor têxtil10. Como resultado, um número considerável de corantes é descarregado no ambiente a partir de águas residuais utilizadas na indústria têxtil11. Os corantes descartados podem impactar negativamente o meio ambiente e também a saúde humana. Devido à sua alta estabilidade, que estimula a resistência à degradação biológica e à fotodegradação, os corantes são difíceis de remover da água12. Além disso, diminuem a quantidade de luz que entra nos corpos d'água, o que afeta a forma como as plantas aquáticas usam a luz para a fotossíntese. Além disso, os rins, o fígado, o cérebro, a pele, o sistema nervoso central e o sistema reprodutor podem ser prejudicados pelos seus produtos de degradação, que também podem ser mutagénicos e cancerígenos13. Também podem causar problemas de saúde como náuseas, vômitos, queimaduras nos olhos e dificuldades respiratórias11. A maioria dos estudos concentrou-se na remoção de corantes como verde malaquita, rodamina B, violeta de cristal, laranja de metila, preto eriocromo t, vermelho Congo e azul de metileno da água, com pesquisas limitadas sobre outros corantes potencialmente prejudiciais, como o azul de tiazolil, que deveria ser considerado14. Além disso, os contaminantes farmacêuticos também são prejudiciais ao ambiente e à saúde humana15. Em particular, o acetaminofeno, geralmente referido como paracetamol (N-(4-hidroxifenil)acetamida) é um dos analgésicos e antipiréticos mais utilizados no mundo. Foi encontrado globalmente em águas superficiais, efluentes e água potável devido à sua grande estabilidade, solubilidade e hidrofilicidade16. O uso excessivo desta droga resulta em vários problemas fisiológicos. Uma porção do medicamento que não é metabolizada é excretada pela urina após a administração. Como resultado, esse poluente pode estar presente em quantidades variadas nos efluentes domiciliares ou hospitalares. Como o medicamento pode acumular-se no tecido adiposo em quantidades capazes de produzir atividade biológica, a presença de compostos bioativos na água para consumo humano cria riscos toxicológicos a longo prazo17. Portanto, para preservar a qualidade ambiental da água, é necessário tratar águas residuais contaminadas com azul de tiazolil e paracetamol.