Nanocomposito ibrido di solfuro di rame e ossido di zinco per la decontaminazione delle acque reflue di prodotti farmaceutici e pesticidi

May 03, 2023

Scientific Reports volume 12, numero articolo: 18153 (2022) Citare questo articolo

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In questo lavoro, nanocompositi ibridi di fotocatalizzatori CuS QD @ ZnO sono fabbricati attraverso un facile metodo idrotermale assistito da microonde (MW) come processo di preparazione verde. I fotocatalizzatori preparati (PC) vengono impiegati sotto luce solare simulata (SL) per la degradazione di ciprofloxacina, ceftriaxone, prodotti farmaceutici a base di ibuprofene, colorante blu di metilene e pesticidi con acido 2,4,5-triclorofenossiacetico (2,4-D). I fotocatalizzatori preparati sono caratterizzati in dettaglio utilizzando diverse tecniche compositive, ottiche e morfologiche. L'influenza del CuS (QDs) in peso. Sono state studiate le percentuali sull'efficienza della degradazione morfologica, strutturale e fotocatalitica. Il piccolo spostamento tra il piano (107) di CuS e il piano (102) di ZnO può confermare l'esistenza di interazioni reticolari, che implicano la formazione di eterogiunzioni pn. I risultati TEM e XRD hanno dimostrato che i QD CuS sono stabiliti e decorati uniformemente sulla superficie degli NR ZnO, confermando la formazione di efficienti nanostrutture CuS QD @ eterogiunzione ZnO. I nanocompositi ibridi CuS QD @ ZnO hanno mostrato un miglioramento della cristallinità, dell'assorbimento della luce, dell'area superficiale, della separazione della coppia e-h e dell'inibizione della loro ricombinazione in un'eterogiunzione interfacciale. Inoltre si è riscontrato che il 3% in peso di CuS QD @ ZnO ha l'influenza principale. I risultati hanno mostrato un miglioramento dell'attività fotocatalitica del nanocomposito ibrido CuS QD al 3% @ ZnO rispetto ai nanotubi di ZnO nudi. Le impressionanti prestazioni fotocatalitiche dei nanotubi eterostruttura CuS @ ZnO possono essere attribuite all'efficiente trasferimento di carica. I QD CuS preparati @ nanocompositi ibridi ZnO hanno mostrato una rimozione del 100% per il colorante MB, dopo 45 minuti e dopo 60 minuti per ibuprofene, prodotti farmaceutici a base di ciprofloxacina e pesticida acido triclorofenossiacetico 2.4.5 con una quantità di catalizzatore di 0,2 g/L. Sebbene la rimozione del 100% del farmaco ceftriaxone sia stata ottenuta dopo 90 minuti. Inoltre, i nanocompositi ibridi CuS QD @ ZnO hanno mostrato la rimozione completa del COD per ibuprofene, prodotti farmaceutici ceftriaxone e pesticida acido 2.4.5 triclorofenossiacetico dopo 2 ore senza selettività. In breve, i nanocompositi ibridi al 3% CuS QDs@ZnO possono essere considerati materiali fotoattivi promettenti sotto la luce solare simulata per la decontaminazione delle acque reflue.

Le acque reflue industriali contengono vari composti tossici e cancerogeni (ad esempio, coloranti organici sintetici, prodotti farmaceutici, pesticidi e rifiuti tessili) che mettono in pericolo il delicato equilibrio dell'ambiente. Questi rifiuti rappresentano un pericolo per l'ambiente se rilasciati senza trattamento1,2. I coloranti organici sintetici sono ampiamente utilizzati in diversi settori, ad esempio tessile, carta, plastica, cuoio, alimenti e altri, grazie alla loro maggiore stabilità e alla natura non biodegradabile. Queste industrie provocano la produzione di effluenti, che contengono coloranti cancerogeni e pericolosi, inquinando l'acqua e rendendola inadatta al consumo umano. Durante il processo di tintura, questi effluenti vengono scaricati in laghi, fiumi o falde acquifere, il che comporta problemi ambientali molto gravi, a causa della loro buona stabilità in condizioni ambientali3,4.

Il blu di metilene (MB), comunemente usato per colorare seta, lana, cotone e carta, è uno dei materiali più costosi nell'industria dei coloranti. Un'esposizione eccessiva al MB può provocare difficoltà respiratorie, confusione mentale, ustioni agli occhi, metaemoglobinemia, sudorazione, nausea, vomito e sudorazione profusa5. Di conseguenza, è fondamentale per l’ambiente rimuovere tali coloranti sintetici prima che vengano rilasciati nei corpi idrici. I prodotti farmaceutici sono ampiamente utilizzati per resistere alle malattie e migliorare la salute degli esseri umani, degli animali e di altri ecosistemi. Possono essere scaricati nell'ambiente attraverso diversi percorsi come letame agricolo, escrementi animali ed effluenti di industrie farmaceutiche e ospedali. Inoltre, anche a basse dosi, il rilascio e la persistenza di questi farmaci nell'ambiente da diverse fonti rappresentano un rischio potenziale per la salute degli organismi, principalmente dell'uomo. Tra questi prodotti farmaceutici hanno acquisito notevole importanza gli antibiotici che trovano impiego nel trattamento di infezioni causate da diversi batteri, in medicina veterinaria, in medicina e in agricoltura6. La ciprofloxacina e il ceftriaxone sono antibiotici comunemente usati per trattare le infezioni causate da vari batteri. L’uso eccessivo di antibiotici ha creato effetti negativi sulla salute umana a causa dell’inquinamento delle risorse idriche, come riscontrato negli scarichi ospedalieri e nelle acque reflue industriali di origine farmaceutica7,8,9. Gli antibiotici presenti nell’ambiente rendono i batteri resistenti, rendendoli inefficaci contro una serie di infezioni e mettendo a rischio la salute umana10. È quindi fondamentale rimuovere efficacemente questi antibiotici dalle acque reflue.