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Nov 18, 2023

Comportement d'adsorption de l'hydroxyde double magnétique en couches de Co/Al modifié par des rhamnolipides pour l'élimination des colorants cationiques et anioniques

Scientific Reports volume 12, Numéro d'article : 14623 (2022) Citer cet article 1980 Accès 32 Citations 1 Détails des mesures altmétriques Dans la présente recherche, le rhamnolipide magnétique-Co/Al en double couche

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 14623 (2022) Citer cet article

1980 Accès

32 citations

1 Altmétrique

Détails des métriques

Dans la présente recherche, un double hydroxyde magnétique en couches de rhamnolipide-Co/Al (MR-LDH) a été synthétisé pour absorber le bleu de méthylène (MB) et l'orange réactif 16 (RO16) à partir d'une solution aqueuse. Les principaux paramètres, notamment le pH, le dosage de l'adsorbant, le temps de contact et la concentration initiale de l'analyte, ont été optimisés pour obtenir la meilleure efficacité d'adsorption. En conséquence, l’élimination du MB sur MR-LDH est améliorée dans le milieu basique en raison des interactions électrostatiques entre la charge négative de MR-LDH et la charge positive du colorant MB. En revanche, le milieu acide (pH = 3) a été privilégié pour l’adsorption du RO16 en raison de la liaison hydrogène entre la forme protonée du colorant azoïque et les groupes hydroxyle protonés à la surface du MR-LDH. Les capacités d’adsorption maximales calculées pour MB et RO16 étaient respectivement de 54,01 et 53,04 mg/g à 313 K. Le modèle de Langmuir, qui suppose une adsorption monocouche sur la surface adsorbante, fournit la meilleure explication de l'adsorption des deux colorants (R2 = 0,9991 pour MB et R2 = 0,9969 pour RO16). De plus, le modèle cinétique de pseudo-second ordre décrit le mieux le processus d’adsorption du MB (R2 = 0,9970) et du RO16 (R2 = 0,9941). L'adsorbant proposé maintient des performances d'adsorption stables pendant quatre cycles consécutifs. Après chaque processus d'adsorption, MR-LDH est facilement séparé par un aimant externe. Les résultats montrent que la MR-LDH s'est révélée être un excellent adsorbant pour l'élimination des colorants organiques cationiques et anioniques des solutions aqueuses.

En raison du rejet continu de polluants dans l'environnement, en particulier dans l'eau, l'élimination des effluents industriels, notamment les industries du cuir, de l'imprimerie, du textile, des raffineries, du plastique et du pétrole, est devenue l'un des défis mondiaux1,2,3,4. ,5. En raison de leur lente décomposition et de leur toxicité, les colorants peuvent causer des dommages irréparables à l'écosystème environnemental et entraîner de graves problèmes chez les animaux aquatiques et les humains6,7,8.

Les colorants textiles sont classés selon leurs groupes fonctionnels : nitro, nitroso, azoïque, anthraquinone, indigo, soufre, etc.9,10. Ces colorants sont récalcitrants, non biodégradables, bioaccumulables, toxiques et cancérigènes et ont des effets nocifs sur l'environnement, même à faibles concentrations11,12,13,14. Il est également courant de classer les colorants en fonction de la charge laissée sur leurs particules après dissolution dans un milieu aqueux. Ces catégories comprennent les anioniques (qui comprennent les colorants directs, acides et réactifs), les cationiques (qui comprennent tous les colorants basiques) et les non ioniques (les colorants dispersés)15,16.

Le chlorure de méthylthioninium, communément appelé bleu de méthylène, est un colorant cationique hydrosoluble non biodégradable appartenant à la famille des thiazines avec un pka de 3,8. Le Reactive Orange 16, un colorant monoazoïque récalcitrant et xénobiotique hautement soluble dans l'eau avec un pka de 3,75, est intrinsèquement dangereux et a des effets cancérigènes et mutagènes chez l'homme17,18,19,20. Par conséquent, l’élimination des colorants des eaux usées est considérée comme un défi environnemental21,22.

Diverses techniques ont été utilisées pour éliminer les colorants synthétiques de l'eau polluante, notamment la filtration, la floculation, le traitement biologique, la coagulation, l'adsorption, l'extraction, la séparation par membrane, la dégradation photocatalytique et l'oxydation23,24,25,26. Certaines de ces méthodes traditionnelles ont été restreintes parce qu’elles étaient complexes, longues et peu rentables27. Il est donc nécessaire de trouver la méthode de traitement des eaux usées colorantes la plus efficace et la plus simple28. Au cours des dernières décennies, l’adsorption a retenu beaucoup d’attention en tant que méthode privilégiée en raison de sa flexibilité et de sa simplicité de conception, ainsi que de son insensibilité aux contaminants toxiques et de son absence de génération de matériaux toxiques2,25,29,30,31. L’efficacité de l’adsorption dépend fortement des propriétés de l’adsorbant30. Des adsorbants traditionnels, notamment de l'argile, du biocharbon, du chitosane, de la zéolite, de la silice ou des adsorbants synthétiques, notamment du charbon actif, des polymères, du carbone mésoporeux, des pneus en caoutchouc usagés ou des membranes filtrantes, ont été testés pour éliminer les contaminants des eaux usées32,33,34.