Un romanzo Corchorus olitorius

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 13190 (2023) Citare questo articolo

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Qui, un nuovo composito di biochar derivato da Corchorus olitorius e Bi12O17Cl2 è stato fabbricato e utilizzato per la degradazione della tetraciclina (TC) in un reattore di fotoossidazione solare. La morfologia, la composizione chimica e l'interazione tra i componenti compositi sono state studiate utilizzando varie analisi. Il biochar ha mostrato una rimozione di TC del 52,7% e una mineralizzazione del COD del 59,6% utilizzando 150 mg/L di biochar a un pH di 4,7 ± 0,5, una concentrazione iniziale di TC di 163 mg/L e un COD iniziale di 1244 mg/L. L'efficienza di degradazione del TC è aumentata al 63% e il rapporto di mineralizzazione al 64,7% utilizzando 150 mg/L di Bi12O17Cl2 nudo a un pH di 4,7 ± 0,5, una concentrazione iniziale di TC di 178 mg/L e COD di 1034 mg/L. Nel caso del composito biochar/Bi12O17Cl2, l'efficienza di degradazione del rapporto di mineralizzazione di TC e COD è migliorata all'85,8% e al 77,7% a causa del potenziale del biochar di accettare elettroni che ha ritardato la ricombinazione di elettroni e lacune. Il composito sintetizzato ha mostrato un'elevata stabilità nel corso di quattro cicli successivi. Secondo gli intermedi generati, il TC potrebbe essere degradato in acido caprilico e acido pentandioico attraverso il frequente attacco da parte delle specie reattive. Il composito preparato è un fotocatalizzatore promettente e può essere applicato in sistemi su larga scala grazie alle sue elevate prestazioni di degradazione e mineralizzazione in breve tempo oltre al basso costo e alla stabilità.

L'ampio utilizzo di prodotti farmaceutici (ad esempio antibiotici) per sopprimere la crescita batterica negli esseri umani e negli animali comporta il rilascio incontrollato di antibiotici nell'ecosistema acquatico1,2. La tetraciclina (TC), un antibiotico, viene continuamente utilizzata nel trattamento antinfettivo grazie al suo basso costo e alla sua ampia efficacia contro vari tipi di batteri3,4. L'aumento dei residui di TC nella vita acquatica provoca lo sviluppo di batteri resistenti alla tetraciclina che possono portare al deterioramento della salute umana5,6. I processi di trattamento tradizionali (ad esempio trattamento biologico, adsorbimento, filtrazione su membrana) non possono rimuovere efficacemente la tetraciclina a causa della sua scarsa biodegradabilità e stabilità, inoltre le tecnologie tradizionali sono costose e producono inquinanti secondari7,8. Pertanto, è fatale controllare il rilascio di antibiotici (ad esempio, tetraciclina) nei corsi d'acqua attraverso lo sviluppo di una tecnologia di trattamento efficiente ea basso costo9,10.

Recentemente, i processi di ossidazione avanzata (AOP) hanno mostrato eccellenti prestazioni nella degradazione degli inquinanti refrattari (ad esempio, antibiotici)11,12. Tuttavia, alcuni AOP (ad esempio Fenton, ozonizzazione) sono costosi e generano contaminanti secondari che ne ostacolano l'applicazione su vasta scala13,14,15,16. Inoltre, gli AOP elettrochimici non possono essere applicati su scala più ampia a causa del costo elevato e del breve tempo di servizio degli elettrodi17,18. Il processo di fotocatalisi, uno degli AOP, è caratterizzato dalla sua economicità, natura verde e sostenibile e prestazioni efficaci di degradazione e mineralizzazione nei confronti di inquinanti bioresistenti attraverso le specie reattive dell'ossigeno (ROS) generate che qualificano questa tecnica per essere implementata su scala più ampia19, 20,21. Tuttavia, i fotocatalizzatori convenzionali come TiO2 e ZnO presentano alcuni difetti come l'ampio gap di banda e il rapido ricongiungimento dei portatori di carica che inibiscono la degradazione efficiente degli inquinanti bioresistenti e l'utilizzo di gran parte dell'intensità solare22,23. Pertanto, è imperativo progettare un fotocatalizzatore efficiente con un bandgap stretto e un tasso di ricombinazione ridotto che contribuisca alla degradazione efficiente degli inquinanti e migliori l'implementazione pratica del processo di fotocatalisi.

Il fotocatalizzatore di ossicloruro di bismuto (Bi12O17Cl2) ha guadagnato notevole attenzione grazie alla sua capacità di essere utilizzato nel processo di fotocatalisi sotto irradiazione di luce visibile, nonché alla sua stabilità, all'eccellente potenziale di ossidazione e alla non tossicità24,25. Tuttavia, le prestazioni di degradazione del Bi12O17Cl2 sono modeste a causa della separazione inefficiente di elettroni e lacune26. Per superare il problema sopra menzionato, i ricercatori hanno fabbricato fotocatalizzatori a eterogiunzione basati su Bi12O17Cl2 per sopprimere il concorso tra portatori di carica come AgI/Bi12O17Cl227, BiOBr/Bi12O17Cl228 e Bi12O17Cl2/β-Bi2O329. Tuttavia, la preparazione di questi fotocatalizzatori a eterogiunzione aumenta il costo del trattamento e il consumo di sostanze chimiche tossiche.