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Scientific Reports volume 13, Artigo número: 13886 (2023) Citar este artigo

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Corantes tóxicos em corpos d'água e patógenos bacterianos representam sérios desafios globais para a saúde humana e o meio ambiente. Nanopartículas de óxido de zinco (NPs de ZnO) demonstram notável potência fotocatalítica e antibacteriana contra corantes reativos e cepas bacterianas. Neste trabalho, NPs de PVP-ZnO foram preparadas através do método de co-precipitação utilizando polivinilpirrolidona (PVP) como surfactante. A microestrutura e a morfologia dos NPs foram estudadas por difração de raios X (DRX), possuindo tamanho de 22,13 nm. A análise de microscópio eletrônico de transmissão de alta resolução (HR-TEM) e microscopia eletrônica de varredura de emissão de campo (FESEM) mostrou NPs de PVP-ZnO de formato esférico com sizer variando de 20 a 30 nm. A espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR) confirmou a natureza híbrida dos NPs, e a espectroscopia UV-Vis mostrou um pico de absorção em 367 nm. Os NPs de PVP-ZnO exibiram alta atividade fotocatalítica, alcançando 88% e quase 95% de degradação do corante azo vermelho-141 reativo com dosagens de catalisador de 10 mg e 20 mg, respectivamente. As propriedades antibacterianas das NPs foram demonstradas contra Escherichia coli e Bacillus subtilis, com zonas de inibição de 24 mm e 20 mm, respectivamente. Essas descobertas sugerem que as NPs de PVP-ZnO podem ser efetivamente usadas para tratamento de água, visando tanto corantes quanto contaminantes patogênicos.

A indústria têxtil atraiu recentemente muita atenção devido aos numerosos corantes que apresentam efeitos tóxicos e cancerígenos em todas as espécies tropicais. Além disso, os corantes que contêm resíduos de outras empresas que produzem alimentos, processam couro, fabricam papel, imprimem, usam tintas e cosméticos representam sérios riscos ambientais devido ao seu vazamento em águas doces. Entre todos os efluentes corantes, os corantes azo são os mais populares e bastante perigosos. São moléculas aromáticas complexas e, em geral, a estrutura do corante é estável1,2,3,4. Porque a sua degradabilidade limitada e a degradação incompleta do corante levaram a numerosos compostos tóxicos, sendo portanto resistentes às técnicas de tratamento de águas residuais8. Entre os vários corantes azo, o corante azo vermelho-141 reativo é amplamente utilizado nas indústrias têxteis e tem sido relatado como o mais perigoso para o meio ambiente e para a saúde humana. Portanto, a remoção imediata destes corantes de fontes naturais de água tornou-se importante.

Adsorção, separação por membranas, coagulação física e química, processos oxidativos avançados (POAs) e biodegradação são alguns métodos relatados para tratamento de águas residuais5. No entanto, devido às vantagens do consumo mínimo de energia, operação simples, limpeza e eficiência, a tecnologia de fotocatálise semicondutora tem sido amplamente utilizada para degradar poluentes e decompor água para produzir hidrogênio . A oxidação fotocatalítica tem recebido atenção significativa na pesquisa de proteção ambiental, principalmente por sua utilidade na fotodegradação de poluentes orgânicos. Esta tecnologia aumenta várias vantagens notáveis, incluindo a relação custo-benefício em termos de despesas operacionais, eficácia excepcional na remoção de compostos químicos complexos, ausência de dependência de materiais suplementares, aproveitamento da energia solar disponível gratuitamente e a capacidade de executar o processo sob temperatura ambiente e condições de pressão. Extensos esforços de pesquisa levaram ao desenvolvimento e utilização de numerosos nanomateriais fabricados a partir de óxidos e sulfetos semicondutores, efetivamente aplicados na aplicação fotocatalítica .

Além disso, o surgimento de patógenos bacterianos em corpos hídricos também é um problema mundial. Recentemente, agentes patogénicos bacterianos têm sido consistentemente identificados em estações de tratamento de águas residuais, sugerindo que estas estações servem como reservatórios significativos para a proliferação de vários microrganismos patogénicos. Inúmeras técnicas moleculares foram documentadas na literatura científica para identificar espécies bacterianas em amostras ambientais10,11,12,13.