Remoção de arsênico usando um gel de polímero catiônico impregnado com hidróxido de ferro

A poluição da água é uma grande preocupação ambiental, motivando os pesquisadores a desenvolver métodos para a remoção de contaminantes como arsênico de wastewaster¹. Entre todos os métodos relatados, os processos de adsorção são uma abordagem de custo relativamente baixo para a remoção de metais pesados^2,3,4,5,6,7. Os pós de oxihidróxido de ferro são considerados um dos adsorventes mais eficientes para extração de arsênico a partir de soluções aquosas^8,9. Ainda assim, esses materiais sofrem de uma série de inconvenientes, incluindo tempos de saturação precoce e precursores sintéticos tóxicos. Adicionalmente, há um efeito adverso severo na qualidade de água quando estes adsorventes são usados por um longo período de tempo¹⁰. Um processo de separação adicional, como sedimentação ou filtração, é então necessário para purificar a água contaminada, o que aumenta o custo da produção mais^8,11.

Recentemente, pesquisadores desenvolveram géis de polímero, como hidrogéis catiônicos, microgéis e criogels que demonstraram Propriedades de adsorção eficientes. Por exemplo, uma taxa de remoção de arsênico de 96% foi alcançada pelo cryogel catiônico, cloreto de poli (3-acrilamidopropilo) trimetil amônio [p (APTMACl)]¹². Adicionalmente, em pH 9, aproximadamente 99,7% de eficiência de remoção foi alcançada por este hidrogel catiônico¹³. A pH 4, 98,72 mg/g de capacidade máxima de adsorção de arsênico foi alcançada pelo Microgel, com base na tris (2-aminoetil) amina (TAEA) e no éter gliceroldiglicílico (GDE), p (TAEA-co-GDE)¹⁴. Embora estes géis demonstraram bons desempenhos da adsorção, não conseguiram remover eficazmente o arsênico da água em níveis neutros do pH, e suas selectividades em todos os ambientes estudados não foram relatadas¹⁵. Uma capacidade máxima de adsorção de 227 mg/g de foi medida quando FE (III)-SN (IV) misturado binário óxido-revestido de areia foi usado a uma temperatura de 313 K e um pH de 7¹⁶. Alternativamente, a areia óxido-revestida binária do FE-ZR (IZBOCS) foi usada igualmente para remover o arsênico e alcançou uma capacidade de adsorção máxima de 84,75 MGS/g em 318 K e em um pH de 7¹⁷. Outros adsorventes relatados sofrem de baixos desempenhos de adsorção, falta de reciclabilidade, baixa estabilidade, altos custos operacionais e de manutenção, e o uso de produtos químicos perigosos no processo de síntese⁴.

Procurou-se abordar as limitações acima, desenvolvendo um material com melhor desempenho de adsorção de arsênico, alta seletividade em ambientes complexos, capacidade de reciclagem e atividade eficiente em níveis de pH neutros. Conseqüentemente, nós desenvolvemos um composto catiônico do gel de n,de n-dimethylamino propilacrilamida o gel quaternário do cloreto de metil (dmapaaq) e do hidróxido do ferro (III) (feooh) partículas como um adsorvente para a remoção do arsênico. Nós escolhemos para combinar FeOOH com o nosso gel porque FeOOH aumenta a adsorção de ambas as formas de arsênico¹⁸. Neste estudo, nosso composto de gel foi projetado para ser não-poroso e foi impregnado com FeOOH durante a preparação. Na próxima seção, os detalhes do método de preparação de gel, incluindo a nossa estratégia para maximizar o conteúdo de FeOOH é discutido ainda mais.