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Jul 23, 2023

Synthèse d'oxyde de gélatine@graphène innovant et durable

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 5347 (2023) Citer cet article 624 Accès 2 Détails de Altmetric Metrics La plupart des colorants et matières colorantes sont principalement classées comme dangereuses.

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 5347 (2023) Citer cet article

624 accès

2 Altmétrique

Détails des métriques

La plupart des colorants et matières colorantes sont principalement classées comme polluants dangereux dans les effluents aquatiques en raison de leur nature non biodégradable, hautement toxique et extrêmement cancérigène. Pour cette raison, l’éradication rapide et efficace des colorants résiduaires des eaux usées avant leur rejet dans les cours d’eau doit être réalisée par une approche acceptable comme technique d’adsorption. Par conséquent, la présente étude vise et est consacrée à la synthèse d'un nouveau nanobiosorbant à partir de trois constituants différents, la gélatine (Gel) en tant que produit naturel durable, l'oxyde de graphène (GO) comme exemple de matériau carboné hautement stable et le silicate de zirconium (ZrSiO4) en tant que matériau carboné hautement stable. exemple d'oxydes métalliques combinés pour la formation de Gel@GO-F-ZrSiO4@Gel en utilisant le formaldéhyde (F) comme réactif de réticulation. Plusieurs techniques de caractérisation telles que FT-IR ont été utilisées pour identifier les fonctionnalités réactives de surface incorporées dans Gel@GO-F-ZrSiO4@Gel comme –OH, =NH, –NH2, –COOH et C=O, etc. La morphologie de la forme des particules et la taille de Gel@GO-F-ZrSiO4@Gel ont été confirmées par les analyses SEM et TEM fournissant 15,75-32,79 nm. La superficie a été déterminée par le BET et correspond à 219,46 m2 g-1. L'élimination par biosorption du polluant fuchsine basique (BF), comme exemple de colorant largement applicable dans diverses activités, a été surveillée et optimisée sous l'influence du pH (2-10), du temps de réaction (1-30 min), de la concentration initiale du polluant BF (5 –100 mg L−1), dosage du nanobiosorbant (5–60 mg), température (30–60 °C) et ions interférents. Les valeurs maximales d'élimination biosorbante du colorant BF ont été établies à 96,0 et 95,2 % en utilisant 5 et 10 mg L−1, respectivement aux conditions recommandées de pH 7. Les paramètres thermodynamiques ont démontré que l'adsorption du colorant BF sur Gel@GO-F-ZrSiO4@Gel s'est produite par réaction spontanée et endothermique. La chimisorption est le mécanisme d'adsorption prédominant en formant des multicouches sur une surface non homogène conformément à l'hypothèse du modèle de Freundlich. L'applicabilité du Gel@GO-F-ZrSiO4@Gel optimisé pour l'élimination biosorbante du polluant BF d'un échantillon d'eau réel a été réalisée avec succès par la technique par lots. Ainsi, cette étude montre clairement que Gel@GO-F-ZrSiO4@Gel a présenté des influences significatives sur l'assainissement des effluents industriels contenant du polluant BF avec une efficacité supérieure.

La pollution de l’environnement est bien connue et documentée comme un sujet majeur et sérieux qui suscite une grande préoccupation à l’échelle mondiale1. Par conséquent, la pollution de l’eau est classée parmi ces sujets et a attiré un nombre important d’études de recherche en raison de son impact important sur la vie des humains, des animaux et des plantes2. La pollution de l'eau est généralement causée par des eaux usées contenant un grand nombre de polluants d'origines différentes, notamment des objets solides et liquides3, des polluants chimiques et biologiques4, des métaux lourds toxiques et des isotopes radioactifs5, des matières organiques et inorganiques6, ainsi que d'autres types de contamination7. La contamination de l’eau par des polluants organiques peut être provoquée par des substances humiques8, des dérivés phénoliques9, des déchets pétroliers10, des tensioactifs11, des pesticides12, des engrais13, des produits pharmaceutiques14 et des colorants ainsi que d’autres contaminants organiques15. En raison de la production mondiale annuelle élevée de colorants (environ 1 000 000 de tonnes) destinés à être utilisés dans un certain nombre de domaines industriels importants tels que les secteurs des cosmétiques, des tanneries, du textile, de l'alimentation et des médicaments, une grande quantité de colorants d'eaux usées contaminés est généralement rejetée sans traitement préalable dans le courant d'eau16. Il a été rapporté que le secteur textile joue un rôle important dans les rejets annuels de plus de 7,5 tonnes dans les systèmes d'eau17. La majorité des matières colorantes et des teintures sont principalement connues comme polluants dangereux en raison de leur nature compte tenu de leur non-biodégradabilité et de leur toxicité et cancérogénicité élevées dues à la présence de benzidine, de phénylène et de fractions azoïques18. Désormais, des méthodologies appropriées pour une éradication acceptable et rapide des colorants résiduaires des eaux usées avant leur rejet dans les cours d'eau et les ressources doivent être recherchées et réglementées19.