Descriere

În cadrul acestei cercetări a fost dezvoltat un material inovator prin funcționalizarea tulpinii de porumb mărunțite cu roșu de alizarină, un agent complexant ce conține grupări –OH și –C=O capabile să formeze complecși stabili cu ioni metalici.

Conform datelor experimentale, tulpina de porumb funcționalizată a fost utilizată în studiile de adsorbție pentru îndepărtarea Mn²⁺, Pb²⁺, Cu²⁺, Cr³⁺, Zn²⁺ și Fe³⁺, iar procesul optim de funcționalizare a fost identificat la pH 2. Analiza spectrometrică UV-Vis a confirmat formarea complexilor (roșu de alizarină-metal) la pH 4 și 10, cu intensificarea interacțiunilor în pH alcalin.

Studiile de adsorbție au demonstrat că adsorbția ionilor metalici este puternic dependentă de pH, eficiența maximă fiind obținută la pH 10, unde grupările funcționale ale roșului de alizarină sunt predominant deprotonate și pot coordina eficient ionii metalici. Materialul a prezentat o afinitate selectivă pentru metalele testate, în ordinea: Fe³⁺ > Cu²⁺ > Zn²⁺ > Mn²⁺ > Pb²⁺ > Cr³⁺, ceea ce evidențiază potențialul său pentru aplicații diferențiate în tratarea apelor contaminate.

Testele de regenerare au arătat că utilizarea soluției de HCl 0,5 M permite desorbția eficientă a metalelor testate, iar materialul își păstrează capacitatea de adsorbție după cinci cicluri succesive de utilizare.

Aplicabilitate

Tratarea apelor uzate industriale prin îndepărtarea ionilor metalici toxici (Fe³⁺, Cu²⁺, Zn²⁺, Mn²⁺, Pb²⁺, Cr³⁺) din efluenții proveniți din: metalurgie; galvanizare; industria bateriilor; industria chimică și minerit.

Tehnologii de economie circulară prin: (i) Valorificarea biomasei agricole (tulpina de porumb) ca material adsorbant regenerabil. (ii) Reducerea costurilor și a impactului asupra mediului prin reutilizarea materialului în cicluri de adsorbție multiple.

Recuperarea metalelor valoroase prin posibilitatea de a recupera metale precum Cu²⁺ sau Zn²⁺ datorită capacității ridicate de desorbție cu HCl 0,5 M.

Acest comportament confirmă caracterul reutilizabil și economic al tulpinii de porumb funcționalizate, în concordanță cu principiile economiei circulare.

Rezultatele cercetării demonstrează că materialul se dovedește a fi un polimer complexant sustenabil, eficient și regenerabil, cu aplicabilitate directă în procesele de epurare a apelor uzate poluate cu metale grele.

*Acest rezultat a fost obținut prin Programul „Nucleu” din cadrul Planului Național de Cercetare Dezvoltare și Inovare 2022–2027, cu sprijinul Ministerului Educației și Cercetării din România, contract nr. 3N/2022, Cod proiect PN 23 22 03 01.