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Jun 23, 2023

Espuma de melamina superhidrofóbica/superoleofílica durável à base de biomassa

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 4515 (2023) Citar este artigo 2024 Acessos 2 Citações 3 Detalhes de Métricas Altmétricas No presente estudo, a fabricação de dois materiais ecológicos

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 4515 (2023) Citar este artigo

Acessos 2024

2 citações

3 Altmétrico

Detalhes das métricas

No presente estudo, foram desenvolvidas a fabricação de dois adsorventes à base de espuma recicláveis ​​superhidrofóbicos/superoleofílicos ecologicamente corretos para separação de misturas óleo/água. Carbono poroso (PC) derivado de biomassa hierarquicamente (aipo) e nanotubo de carbono de paredes múltiplas (MWCNT) foram primeiramente sintetizados e carregados em espuma de melamina pura (MF) pela abordagem simples de revestimento por imersão, combinando adesivo de silicone para criar superhidrofóbico/superoleofílico, estrutura porosa tridimensional reciclável e reutilizável. As amostras preparadas possuem uma grande área superficial específica de 240 m2/g (MWCNT), 1126 m2/g (PC) e boas estruturas micro-mesoporosas. Os valores do ângulo de contato com a água (WCA) das espumas preparadas, PC/MF e MWCNT/MF, não só foram 159,34° ± 1,9° e 156,42° ± 1,6°, respectivamente, mas também tiveram ângulo de contato com óleo (OCA) igual a 0° para uma ampla gama de óleos e solventes orgânicos. Portanto, PC/MF e MWCNT/MF exibiram propriedades de superhidrofobicidade e superoleofilicidade, que podem ser consideradas adsorventes eficazes em separações de misturas óleo/água. Neste contexto, as espumas preparadas super-hidrofóbicas/superoleofílicas para diferentes tipos de óleos e solventes orgânicos demonstraram ter faixas de desempenho de separação superiores de 54-143 g/g e 46-137 g/g para PC/MF e MWCNT/MF, respectivamente. sugerindo um novo material poroso eficaz para separar derramamentos de óleo. Além disso, a excelente reciclabilidade e reutilização destas estruturas nos dez ciclos de compressão de adsorção indicaram que o WCA e a capacidade de sorção não mudaram sensivelmente após imersão em ácidos (pH = 2) e alcalinos (pH = 12), bem como em solução salina (3,5% soluções de NaCl). Mais importante ainda, a reutilização e a durabilidade química das amostras superhidrofóbicas tornaram-nas boas oportunidades para uso em diferentes condições adversas para limpeza de derramamentos de óleo.

As descargas químicas causadas por águas residuais contendo solventes orgânicos levaram à poluição dos recursos orgânicos, a graves danos ecológicos e à perda de várias espécies1,2,3,4,5,6. Numerosas técnicas para a remoção e recuperação de óleos e solventes orgânicos da água têm atraído muita atenção há muito tempo. Os métodos de limpeza comumente usados ​​incluem adsorção, escumação, dispersão química, biorremediação, uso de agentes de tratamento químico, centrifugação, filtração e métodos de queima in-situ classificados em três categorias principais: físicos, químicos e biológicos7,8,9,10 ,11. Esses métodos mencionados apresentam principalmente desvantagens como transferência de poluentes de uma fase para outra, alto custo, baixa eficiência, consumo de tempo e energia e desperdício de recursos humanos e materiais12,13,14. A skimming é um dos métodos mais utilizados, mas tem um custo elevado e a eficiência de separação do óleo da água é insatisfatória. Portanto, a necessidade de explorar uma abordagem altamente eficiente para separar o petróleo da água é mais importante do que nunca.

O uso de métodos físicos baseados em estruturas porosas superhidrofóbicas/superoleofílicas com alta seletividade tem sido proposto como um dos métodos de separação mais eficazes e diretos de alta eficiência para separar compostos oleosos de ambientes aquosos . Materiais bidimensionais e tridimensionais em diversas formas, como tecidos, membranas, malhas, esponjas, espumas e nanopartículas, podem ser utilizados em estruturas porosas para separar óleos ou solventes orgânicos da água10,18,19,20,21, 22,23. Substâncias porosas bidimensionais, como tecidos, membranas e malhas metálicas, têm menor capacidade de sorção do que materiais porosos tridimensionais, como espumas, esponjas e aerogéis. Estruturas porosas tridimensionais com molhabilidade única (superhidrofóbica/superoleofílica ou superhidrofílica/superoleofóbica) podem repelir completamente uma fase e adsorver outra fase devido à alta porosidade, grande área superficial e baixa densidade quando expostas à mistura de água e óleo24,25,26, 27. Além disso, esponjas e espumas apresentam boa reciclabilidade devido à sua elasticidade, o que é adequado para tratamento em larga escala de águas residuais oleosas28,29. Estas estruturas superhidrofóbicas/superoleofílicas são, portanto, mais significativas no campo do tratamento de águas residuais oleosas.