Élimination par adsorption du colorant rouge acide 18 d'une solution aqueuse à l'aide d'hexadécyle

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 13833 (2023) Citer cet article

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Le rejet d’eaux usées contenant des colorants non traitées entraîne une pollution de l’environnement. La présente étude a examiné l'efficacité d'élimination et le mécanisme d'adsorption de l'Acid Red 18 (AR18) à l'aide de nano-ponce modifiée par le chlorure d'hexadécyl-triméthylammonium (HDTMA.Cl) (HMNP), qui est un nouvel adsorbant pour l'élimination de l'AR18. Le HDTMA.Cl est caractérisé par analyse XRD, XRF, FESEM, TEM, BET et FTIR. Le pH, le temps de contact, la concentration initiale du colorant et la dose d'adsorbant étaient les quatre paramètres différents permettant d'étudier leurs effets sur le processus d'adsorption. La méthodologie de surface de réponse-conception composite centrale a été utilisée pour modéliser et améliorer l'étude afin de réduire les dépenses et le nombre d'expériences. Selon les résultats, dans des conditions idéales (pH = 4,5, dosage du sorbant = 2,375 g/l, concentration en AR18 = 25 mg/l et temps de contact = 70 min), l'efficacité d'élimination maximale était de 99 %. Les modèles de Langmuir (R2 = 0,996) et de pseudo-second ordre (R2 = 0,999) étaient respectés respectivement par l'isotherme et la cinétique d'adsorption. La nature du HMNP s'est révélée spontanée et des études thermodynamiques ont révélé que le processus d'adsorption de l'AR18 est endothermique. En suivant la capacité d'adsorption de l'adsorbant pendant cinq cycles dans des conditions idéales, la réutilisation du HMNP a été examinée, ce qui a montré une réduction de l'efficacité d'adsorption du HMNP de 99 à 85 % après cinq recyclages consécutifs.

La croissance industrielle imparable d’aujourd’hui entraînera inévitablement divers problèmes environnementaux en raison des composés chimiques qu’ils utilisent1,2,3,4,5,6. Les colorants synthétiques font partie de ces composés, l'une des substances industrielles les plus importantes6,7. Les colorants azoïques sont considérés comme la principale classe de colorants synthétiques (60 à 70 %) et sont largement utilisés dans diverses industries, notamment le textile, l'alimentation, le caoutchouc, le plastique, le papier et les cosmétiques. Les colorants azoïques sont considérés comme la principale classe de colorants synthétiques. colorants (60 à 70 %) et sont largement utilisés dans diverses industries, notamment le textile, l’alimentation, le caoutchouc, le plastique, le papier et les cosmétiques7,8,9. Ces colorants sont formés d’un groupe azoïque (–N=N–)8, peu coûteux, très stable et soluble9. Le rejet d’eaux usées non traitées contenant des colorants entraîne une pollution de l’environnement, entraînant une perturbation de la photosynthèse en empêchant la pénétration de la lumière solaire10. Plusieurs processus biologiques peuvent être facilement stoppés grâce à la présence de colorants dans l’eau11. Il est essentiel de souligner que l’ingestion de ces colorants entraîne des chocs cardiovasculaires, des cancers, des mutagenèses, des tératogenèses, des vomissements, des inconforts gastro-intestinaux, des diarrhées, etc12.

Il ressort de ce constat que le traitement des eaux usées contenant des colorants constitue un défi majeur. De nombreux chercheurs ont étudié plusieurs méthodes physiques, chimiques et biologiques pour traiter les eaux usées colorées, telles que la filtration sur membrane, les techniques avancées d'oxydation, l'échange d'ions, la précipitation chimique, la coagulation et la flottation13,14. Cependant, bon nombre de ces procédures ne sont pas fiables car elles ne parviennent pas à éliminer suffisamment la couleur. Ils sont inefficaces pour l’élimination des colorants en raison de leurs coûts d’investissement élevés, de leur manque de sélectivité et de leurs difficultés de régénération14,15.

L'adsorption s'est avérée être une technique efficace par rapport à d'autres méthodes en raison de sa simplicité d'utilisation, de son rendement élevé et de sa technologie à faible besoin d'énergie16,17. Les chercheurs ont récemment évalué les pierres ponces comme adsorbant rentable dans les procédures de purification de l’eau et des eaux usées17,18. La pierre ponce est une pierre volcanique, légère, poreuse et non toxique19. Des canaux ouverts à l’intérieur de sa structure permettent aux ions et à l’eau d’entrer et de sortir du réseau cristallin20. C’est un précieux matériau de récurage, de gommage et de polissage sous forme de poudre et de pierre ponce21. Différents agents ont été utilisés pour modifier les adsorbants afin d’améliorer leur capacité d’adsorption ; diverses modifications de la pierre ponce ont été testées dans des études antérieures. La modification de la pierre ponce élimine efficacement les ions phosphate de l’eau22. La pierre ponce recouverte de fer s'est avérée un adsorbant prometteur pour éliminer la MON de l'eau23. Le chlorure de magnésium et le peroxyde d'hydrogène ont été utilisés pour modifier la surface de la pierre ponce naturelle afin d'augmenter la surface spécifique de l'adsorbant afin d'éliminer le fluorure24. La modification de la pierre ponce par l'acide a augmenté l'efficacité de l'adsorbant dans l'élimination de l'acide humique de l'eau25.