Um romance Corchorus olitorius

Scientific Reports volume 13, Artigo número: 13190 (2023) Citar este artigo

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Aqui, um novo composto de biochar derivado de Corchorus olitorius e Bi12O17Cl2 foi fabricado e utilizado para a degradação de tetraciclina (TC) em um reator solar de fotooxidação. A morfologia, composição química e interação entre os componentes do compósito foram estudadas por meio de diversas análises. O biochar apresentou remoção de CT de 52,7% e mineralização de DQO de 59,6% usando 150 mg/L do biochar em pH de 4,7 ± 0,5, concentração inicial de CT de 163 mg/L e DQO inicial de 1244 mg/L. A eficiência de degradação do TC aumentou para 63% e a taxa de mineralização para 64,7% usando 150 mg/L de Bi12O17Cl2 puro a um pH de 4,7 ± 0,5, concentração inicial de TC de 178 mg/L e DQO de 1034 mg/L. No caso do compósito biochar/Bi12O17Cl2, a eficiência de degradação da razão de mineralização TC e DQO melhorou para 85,8% e 77,7% devido ao potencial do biochar em aceitar elétrons que retardaram a recombinação de elétrons e buracos. O compósito sintetizado exibiu alta estabilidade ao longo de quatro ciclos sucessivos. De acordo com os intermediários gerados, o TC poderia ser degradado em ácido caprílico e ácido pentanodióico através do ataque frequente pelas espécies reativas. O compósito preparado é um fotocatalisador promissor e pode ser aplicado em sistemas de larga escala devido ao seu alto desempenho de degradação e mineralização em pouco tempo, além de seu baixo custo e estabilidade.

A ampla utilização de produtos farmacêuticos (por exemplo, antibióticos) para suprimir o crescimento bacteriano em humanos e animais resulta na libertação descontrolada de antibióticos no ecossistema aquático1,2. A tetraciclina (TC), um antibiótico, é continuamente utilizada no tratamento anti-infeccioso devido ao seu baixo custo e ampla eficácia contra diversos tipos de bactérias3,4. O aumento de resíduos de CT na vida aquática provoca o desenvolvimento de bactérias resistentes à tetraciclina que podem levar à deterioração da saúde humana5,6. Os processos de tratamento tradicionais (por exemplo, tratamento biológico, adsorção, filtração por membrana) não conseguem remover eficientemente a tetraciclina devido à sua fraca biodegradabilidade e estabilidade, bem como as tecnologias tradicionais são caras e produzem poluentes secundários7,8. Assim, é fatídico controlar a liberação de antibióticos (por exemplo, tetraciclina) nos cursos de água através do desenvolvimento de uma tecnologia de tratamento eficiente e de baixo custo9,10.

Recentemente, processos oxidativos avançados (POAs) têm apresentado excelente desempenho na degradação de poluentes refratários (por exemplo, antibióticos)11,12. No entanto, alguns POAs (por exemplo, Fenton, ozonização) são caros e geram contaminantes secundários que obstruem a aplicação em grande escala13,14,15,16. Além disso, os AOPs eletroquímicos não podem ser aplicados em maior escala devido ao alto custo e ao curto tempo de serviço dos eletrodos . O processo de fotocatálise, um dos POAs, é caracterizado por seu baixo custo, natureza verde e sustentável e desempenho eficaz de degradação e mineralização em relação a poluentes biorresistentes por meio das espécies reativas de oxigênio (ROS) geradas que qualificam esta técnica para ser implementada em maior escala . 20,21. No entanto, os fotocatalisadores convencionais como TiO2 e ZnO apresentam algumas falhas, como o amplo bandgap e a rápida reunião de portadores de carga que inibem a degradação eficiente de poluentes biorresistentes e a utilização de grande parte da intensidade solar . Portanto, é imperativo projetar um fotocatalisador eficiente com um bandgap estreito e taxa de recombinação reduzida que contribua para a degradação eficiente de poluentes e melhore a implementação prática do processo de fotocatálise.

O fotocatalisador de oxicloreto de bismuto (Bi12O17Cl2) ganhou notável atenção devido à sua capacidade de ser utilizado no processo de fotocatálise sob irradiação de luz visível, bem como à sua estabilidade, excelente potencial de oxidação e não toxicidade . No entanto, o desempenho de degradação pelo Bi12O17Cl2 é modesto devido à separação ineficiente de elétrons e buracos . Para superar o problema acima mencionado, os pesquisadores fabricaram fotocatalisadores de heterojunção baseados em Bi12O17Cl2 para suprimir o concurso entre portadores de carga como AgI/Bi12O17Cl227, BiOBr/Bi12O17Cl228 e Bi12O17Cl2/β-Bi2O329. Porém, a preparação desses fotocatalisadores de heterojunção aumenta o custo do tratamento e o consumo de produtos químicos tóxicos.