Development of a method to evaluate the efficiency of nanoscale zero-valent iron (NZVI) to degrade pollutants

Abstract

Iron nanoparticles (nZVI) stand out in environmental remediation due to their high reactivity. However, they have low chemical stability when exposed to oxygen and water, reducing their effectiveness. The objective of this work was to develop and validate a method to evaluate the efficiency of nZVI from synthetic lots L01 and L02, from the degradation of dyes, orange and methyl violet (MO and MV). The previous degradation tests provided the best results for MO (~100% degradation, 12 min reaction, 0.5 g L-1 dose). The optimization using Factorial Planning obtained the optimal condition, CMO = 5.98 mol L-1 and DnZVI = 0.56 g L-1. The Boltzmann model fitted the results obtained (R2 = 0.993). Finally, a mathematical relationship was obtained that provided equivalent doses of L01 and L02 in relation to the Standard. The applied mathematical adjustments presented R²> 0.99 and errors <4%.

As nanopartículas de ferro (nZVI) destacam-se na remediação ambiental devido a sua alta reatividade. No entanto, possuem baixa estabilidade química quando expostos ao oxigênio e à água, reduzindo sua eficácia. O objetivo deste trabalho foi desenvolver e validar um método para avaliar a eficiência do nZVI baseado em dois lotes sintéticos L01 e L02, a partir da degradação de corantes, laranja e violeta de metila (MO e MV). Os testes de degradação anteriores forneceram os melhores resultados para MO (~ 100% de degradação, 12 min de reação, 0,5 g L-1 de dose). A otimização por planejamento fatorial obteve a condição ótima, CMO = 5,98 mol L-1 e DnZVI = 0,56 g L-1. O modelo de Boltzmann ajustou os resultados obtidos (R2 = 0,993). Finalmente, foi obtida uma relação matemática que forneceu doses equivalentes de L01 e L02 em relação ao Padrão. Os ajustes matemáticos aplicados apresentaram R²> 0,99 e erros <4%.