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Nov 11, 2023

Fabrication facile de l’UE

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 11107 (2023) Citer cet article 252 Accès aux détails des métriques L'élimination du chlorhydrate de tétracycline (TCH) des eaux usées est importante pour l'environnement

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 11107 (2023) Citer cet article

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Détails des métriques

L'élimination du chlorhydrate de tétracycline (TCH) des eaux usées est importante pour l'environnement et la santé humaine, mais reste un défi. Ici, le MOF à base d'Eu, Eu (BTC) (BTC représente l'acide 1,3,5-trimésique) a été préparé selon une stratégie efficace et respectueuse de l'environnement, puis a été utilisé pour la première fois pour la capture du TCH. L'Eu(BTC) a été caractérisé par différentes méthodes telles que la diffraction des rayons X, la microscopie électronique à balayage et la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier. L'absorption par TCH de l'Eu (BTC) a été étudiée systématiquement. Les influences des conditions expérimentales telles que la valeur du pH de la solution, le temps d'adsorption et la concentration initiale sur la capacité TCH de l'Eu (BTC) ont également été étudiées. L'Eu(BTC) obtenu présentait une absorption remarquable de TCH (qm allant jusqu'à 397,65 mg/g), bien supérieure à celle de la plupart des matériaux tels que UiO-66/PDA/BC (184,30 mg/g), PDA-NFsM ( 161,30 mg/g) et de nombreux matériaux à base de carbone signalés jusqu'à présent. En outre, le comportement d'adsorption du TCH sur Eu (BTC) a été exploré par les équations de Freundlich et Langmuir, et le mécanisme d'adsorption a été analysé plus en détail. Les résultats expérimentaux suggèrent que le mécanisme d'adsorption TCH de Eu (BTC) incluait l'interaction π – π, l'interaction électrostatique et les liaisons de coordonnées. Les excellentes performances d’adsorption du TCH et la stratégie de fabrication efficace rendent l’Eu (BTC) préparé prometteur pour l’élimination du TCH.

De nos jours, les pollutions du milieu aquatique causées par les ions de métaux lourds1, les polluants organiques2 et les antibiotiques3 sont devenues des enjeux mondiaux croissants. En particulier, en tant que composant pharmaceutique le plus couramment utilisé et le plus efficace, les antibiotiques sont largement utilisés dans l’industrie agricole et en thérapie humaine4. Il convient de noter qu'une grande partie des antibiotiques ne sont pas complètement absorbés par le corps humain et les animaux, puis excrétés dans l'écosystème sous forme de métabolites ou même à l'état primitif5. Les antibiotiques rejetés proviennent principalement des effluents agricoles, hospitaliers, aquacoles et industriels6,7,8,9. Il a été rapporté que la concentration d'antibiotiques peut atteindre jusqu'à 100 à 500 mg/L dans les eaux usées pharmaceutiques et médicales10,11. Une émission excessive d’antibiotiques créerait inévitablement une grave menace pour la survie humaine et la sécurité environnementale. L'antibiotique le plus typique et le plus représentatif, le chlorhydrate de tétracycline (TCH), présente une solubilité moyenne dans l'eau (231 mg/L)12, une durabilité et une biotoxicité élevée, et est généralement détecté dans l'environnement aquatique.

En raison de l'élimination en profondeur du TCH d'une solution aqueuse, il est difficile pour la technologie traditionnelle de traitement des eaux usées, et les TCH ont tendance à s'accumuler dans le sol, les eaux souterraines et les eaux de surface. Le développement d’une stratégie efficace pour éliminer les antibiotiques reste un défi majeur13,14,15,16. Récemment, différentes méthodes ont été signalées pour l'élimination du TCH, telles que l'électrolyse17, l'oxydation18, la dégradation photochimique19 et l'adsorption20. Parmi ces méthodes, la technologie d’adsorption est hautement considérée comme le premier choix pour la capture des antibiotiques en raison de ses avantages tels qu’une efficacité énergétique élevée, une opération simple et un respect de l’environnement21,22,23. Alors que la plupart des adsorbants signalés présentaient jusqu’à présent une sélectivité et une capacité d’adsorption inférieures, il est urgent de développer des adsorbants hautes performances24. Au meilleur de nos connaissances, certains matériaux poreux ont été exploités pour éliminer le TCH des eaux usées, notamment les structures organométalliques (MOF), les matériaux lignocellulosiques25, le kaolin26, le carbone poreux27 et les oxydes métalliques28.

Parmi les adsorbants mentionnés ci-dessus, les MOF sont composés d'ions ou d'amas métalliques divergents et de ligands organiques29,30,31,32, et démontrent des propriétés uniques telles qu'une surface spécifique élevée, une taille de pores réglable et des fonctionnalités personnalisables, inégalées par les matériaux conventionnels. Cependant, la plupart des MOF ont souvent une faible stabilité en solution aqueuse et leurs applications se concentrent généralement sur l'adsorption de molécules organiques, les vecteurs d'administration de médicaments, la luminescence et la catalyse. Il y a eu peu de rapports sur l’élimination des antibiotiques à l’aide de MOF de lanthanide à ce jour36. Dans ce travail, un MOF respectueux de l'environnement, Eu (BTC) (BTC signifie acide 1,3,5-trimésique), a été préparé selon une stratégie simple et utilisé pour la première fois pour l'élimination du TCH d'une solution aqueuse. La cinétique d’adsorption du TCH et les isothermes d’adsorption de l’Eu (BTC) ont été examinées en détail. En outre, l'influence de la valeur du pH dans la solution, du temps d'adsorption et de la concentration initiale sur les performances d'adsorption du TCH de l'Eu (BTC) a également été entièrement étudiée. Les données d'adsorption ont été ajustées aux équations de Freundlich et Langmuir pour étudier le comportement du TCH sur Eu (BTC). Les résultats expérimentaux ont indiqué que la capacité d'adsorption de TCH de Eu (BTC) dépendait principalement de l'effet synergique de l'interaction π-π et de la chimisorption. La réutilisabilité et la stabilité de l'Eu (BTC) dans l'eau ont été étudiées selon la littérature rapportée37,38,39,40. L'Eu(BTC) préparé peut offrir une alternative prometteuse pour l'élimination des antibiotiques des eaux usées.