Adsorption améliorée du bleu de méthylène à partir d’un milieu aqueux par l’ozone

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 12431 (2023) Citer cet article

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Dans cette étude, du biochar-O3-TETA (SDBT), un nouveau biochar, a été préparé par traitement à l'acide sulfurique à 80 %, suivi d'une oxydation par l'ozone et d'un traitement ultérieur avec de la triéthylènetétramine bouillante (TETA). Des études de caractérisation de l'adsorbant SDBT préparé ont été réalisées avec des analyses SEM – EDX, BET, XRD, BJH, FT-IR, DTA et TGA. L’efficacité d’adsorption du colorant MB par le biochar SDBT à partir de l’eau a été étudiée. L'absorption du colorant bleu de méthylène (MB) était plus efficace lorsque le pH de la solution était de 12. Le % d'élimination maximal du colorant MB était de 99,75 % en utilisant 20 mg/L comme concentration initiale de colorant MB et une dose de 2,0 g/L de SDBT. Le Qm du SDBT était de 568,16 mg/g. Les résultats réels ont été ajustés aux modèles isothermes de Temkin (TIM), Freundlich (FIM) et Langmuir (LIM). Les résultats expérimentaux pour SDBT correspondent bien aux trois modèles. Des équations de fonction d'erreur ont été utilisées pour tester les résultats obtenus à partir de ces modèles isothermes, ce qui a montré que les résultats expérimentaux correspondent mieux à TIM et FIM. Les données cinétiques ont été étudiées et le pseudo-second ordre (PSOM) avait un R2 > 0,99 et était principalement responsable du guidage du taux d'absorption. Le mécanisme d'élimination des ions du colorant MB dans un milieu de base (pH 12) peut être obtenu via une interaction physique due à l'interaction électrostatique entre la surface du SDBT et la charge positive du colorant MB. Les résultats montrent que le SDBT élimine efficacement le colorant MB de l'environnement aqueux et peut être utilisé en continu sans perdre son efficacité d'absorption.

Notre monde évolue vers de nouvelles perspectives avec la croissance démographique et les progrès technologiques. Dans la période actuelle, la consommation d’eau a considérablement augmenté. Conserver les ressources en eau pour garantir la sécurité future de l’eau est plus essentiel que jamais. Les ménages, l’industrie et l’agriculture produisent de grandes quantités d’eaux usées contenant divers polluants. Les composés chimiques qui pèsent lourdement sur l'écosystème peuvent être répertoriés comme les métaux lourds1,2,3,4,5, les médicaments6,7, les pesticides8,9,10, les hydrocarbures11,12 et les colorants13,14,15,16,17. Les colorants constituent l’une des catégories de contamination les plus critiques18. Les colorants synthétiques sont le type de colorant le plus couramment utilisé dans le textile, le cuir et dans de nombreuses autres industries19. Parce que ces colorants sont toxiques, non biodégradables et cancérigènes, ils présentent un risque grave pour l'environnement et la santé publique20,21. La quantité moyenne de colorants non transformés rejetés dans les plans d’eau est d’environ (0,7 à 2,0) × 105 tonnes par an22. Les colorants azoïques sont trop utilisés car ils ont une grande variété de couleurs et sont les plus compatibles parmi tous les colorants synthétiques, créant des substances cancérigènes18.

Les principales méthodes de traitement des effluents des usines de teintures de l'industrie peuvent être répertoriées comme le traitement électrochimique23, l'oxydation chimique24, le traitement biologique25, la photodégradation26,27,28,29, la coagulation/floculation30, les oxydations avancées31,32,33,34 et le traitement par adsorption15. ,16,17,19,35. Cependant, la plupart des méthodes présentent des inconvénients, comme leur capacité à éliminer partiellement les colorants tenaces et non biodégradables, leur manque de rentabilité et la création de sous-produits indésirables. Cependant, parmi les méthodes utilisées dans le traitement des eaux des effluents de colorants, l’adsorption est beaucoup plus avantageuse que les autres méthodes en raison de sa simplicité de conception, de son prix abordable et de sa facilité d’utilisation36. Cependant, les scientifiques poursuivent leurs études pour développer des matériaux adsorbants à la fois efficaces et moins chers, car la production et le traitement du charbon actif, qui est la méthode d'adsorption la plus utilisée, est un processus coûteux3,37,38,39. De cette manière, le biochar obtenu à partir de déchets et en grande masse évite également le gaspillage des ressources. Dans la littérature, les biochars sont obtenus par gazéification ou pyrolyse de diverses biomasses dans un environnement de gaz inerte, comme l'argon ou l'azote, à des températures supérieures à 350 °C40. Les biochars ont plus de groupes fonctionnels malgré une surface spécifique et une capacité de pores inférieures à celles des charbons actifs41,42.