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Feb 14, 2024

Synthèse de charbon actif composé de sable noir égyptien pour des performances d'adsorption améliorées vers le colorant bleu de méthylène

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 4209 (2023) Citer cet article 1279 Accès 1 Citations Détails des métriques La présente étude rapporte la faisabilité de la synthèse d'un nouveau composé poreux

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 4209 (2023) Citer cet article

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La présente étude rapporte la faisabilité de la synthèse d'un nouvel adsorbant composite poreux, préparé à partir d'imprégnations minérales de charbon actif de noyaux d'olive (OS400) et de grenat (GA) (appelé OSMG). Ce composite (OSMG) a été appliqué pour sa capacité à adsorber un colorant organique macromoléculaire. Les caractéristiques structurelles du composite ont été évaluées à l'aide de diverses techniques telles que Brunauer – Emmett – Teller (BET), la microscopie électronique à balayage équipée d'une spectroscopie de rayons X à dispersion d'énergie (SEM – EDX), la diffraction des rayons X (XRD) et une infrarouge à transformée de Fourier. spectromètre (FT-IR). La surface spécifique du grenat (GA), (OS400) et (OSMG) était respectivement de 5,157 mg⋅g−1, 1489,598 mg⋅g−1 et 546,392 mg⋅g−1. La surface spécifique du nouveau composite (OSMG) a été favorisée pour améliorer l’adsorption du bleu de méthylène (MB). Les expériences ont été menées dans diverses conditions, notamment le temps de contact, la concentration initiale du colorant, le dosage de l'adsorbant, le pH et les températures. Les données de ces expériences ont été analysées à l'aide de plusieurs modèles d'adsorption, notamment Langmuir, Freundlich, Temkin et Dubinin-Radushkevich (DR). Les résultats ont indiqué que l'adsorption correspondait le mieux au modèle de Freundlich et que le processus d'adsorption suivait un mécanisme cinétique de pseudo-second ordre. De plus, l'analyse thermodynamique a indiqué que l'adsorption du MB sur les adsorbants grenat (GA) est endothermique, tandis que la sorption sur (OS400) et (OSMG) est un processus exothermique et non spontané. Le composite OSMG peut être utilisé pendant au moins cinq cycles sans perte significative de performances d'adsorption et peut facilement être séparé de l'eau après traitement.

L’activité anthropique et l’expansion démographique sont souvent liées à la mesure dans laquelle les contaminants sont présents dans l’ensemble de l’écosystème1. Même des quantités minimes de colorants rejetés dans l’eau peuvent nuire à la vie aquatique, diminuer la transmission de la lumière et avoir un impact négatif sur la photosynthèse2. Des rapports mondiaux sur plus de 100 000 colorants commerciaux sont disponibles3.

Aujourd’hui, tout le monde a un accès quasi illimité à la couleur, et plus d’un million de tonnes sont créées chaque année1,4. Un colorant couramment utilisé dans ces industries est le bleu de méthylène, qui est soluble dans l’eau et peut être nocif en cas d’ingestion, d’inhalation ou de contact avec la peau5,6. L'exposition au bleu de méthylène peut provoquer une irritation des yeux, une méthémoglobinémie, produire une cyanose, des convulsions, une tachycardie, une dyspnée, irriter la peau et, en cas d'ingestion, provoquer des nausées, des vomissements, de la diarrhée et plusieurs autres symptômes7. Il est fortement présent dans les effluents (très visible en petites quantités de colorants < 1 ppm)6.

La production de colorants toxiques par certaines industries peut entraîner une pollution environnementale importante, notamment sous forme d’eaux usées8. Il existe diverses technologies et stratégies conventionnelles qui ont été utilisées pour éliminer ces colorants des eaux usées, notamment l'échange d'ions, la technologie des membranes, les méthodes physicochimiques, les processus photochimiques et photocatalytiques, l'oxydation avancée et les techniques biologiques9,10.

La production de colorants toxiques par certaines industries peut entraîner une pollution environnementale importante, notamment sous forme d’eaux usées. Il existe diverses technologies et stratégies conventionnelles qui ont été utilisées pour éliminer ces colorants des eaux usées, notamment l'échange d'ions, la technologie des membranes, les méthodes physicochimiques, les processus photochimiques et photocatalytiques, l'oxydation avancée et les techniques biologiques.

L'adsorption est une stratégie largement utilisée et efficace pour éliminer les polluants des eaux usées impures11,12. Les avantages de l'adsorption comprennent une efficacité d'élimination élevée, la simplicité, la facilité d'application et la capacité à gérer des solutions hautement concentrées13,14. Divers matériaux adsorbants ont été utilisés dans le processus d'adsorption, notamment des minéraux argileux, des nanomatériaux, des déchets agricoles et des biomasses biologiques15,16. . De plus, les chercheurs ont utilisé un certain nombre d'adsorbants spécifiques tels que le biochar, le biochar de balle de riz, le biochar de balle de riz chargé de nanoparticules de ZnO, le composite biochar-MgO, le nanocomposite Fe3O4/Clinoptilolite et l'adsorbant composite de double hydroxyde en couches de Zn/Al et de biochar de bagasse pour le traitement. des eaux usées10.