Composite d'acétate de cellulose électrofilé/charbon actif modifié par EDTA (rC/AC

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 9919 (2023) Citer cet article

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La présente étude a fabriqué des nanofibres de cellulose régénérées incorporées avec du charbon actif et fonctionnalisées rC/AC3.7 avec un réactif EDTA pour l’élimination du colorant bleu de méthylène (MB). Le rC/AC3.7 a été fabriqué par électrofilage d'acétate de cellulose (CA) avec une solution de charbon actif (AC), suivi d'une désacétylation. La spectroscopie FT-IR a été appliquée pour prouver les structures chimiques. En revanche, des analyses BET, SEM, TGA et DSC ont été appliquées pour étudier le diamètre des fibres et la morphologie de leur structure, les propriétés thermiques et les propriétés de surface du rC/AC3.7-EDTA. Le CA a été désacétylé avec succès pour donner des nanofibres de cellulose régénérées/charbon actif, puis du dianhydride d'acide éthylènediaminetétraacétique a été utilisé pour fonctionnaliser le composite de nanofibres fabriqué. Les rC/AC3.7-EDTA, rC/AC5.5-EDTA et rC/AC6.7-EDTA ont été testés pour l'adsorption du colorant MB avec des pourcentages d'élimination maximaux atteignant 97,48, 90,44 et 94,17 %, respectivement. Les meilleures circonstances pour les expériences d'absorption par lots du colorant MB sur rC/AC3.7-EDTA étaient un pH de 7, une dose d'adsorbant de 2 g/L et une concentration initiale de colorant MB de 20 mg/L pendant 180 min de temps de contact, avec un pourcentage de suppression maximum de 99,14 %. Les modèles isothermes les mieux adaptés sont Temkin et Hasely. Les résultats des modèles isothermes illustrent l'applicabilité du modèle isotherme de Langmuir (LIM). La capacité monocouche maximale Qm déterminée à partir du LIM linéaire est de 60,61 pour 0,5 g/L de rC/AC3.7-EDTA. Cependant, d’après les résultats des études de fonctions d’erreur, le modèle isotherme généralisé présente la précision la plus faible. Les données obtenues par les études des modèles cinétiques ont révélé que le système d'absorption suit le modèle cinétique de pseudo-second ordre (PSOM) tout au long de la période d'absorption.

De nombreux polluants, notamment des colorants et d'autres produits chimiques, sont rejetés dans les plans d'eau, ce qui provoque une grave contamination de l'environnement et nuit à la santé humaine et aux autres organismes vivants en raison de leur forte toxicité1,2,3. Les colorants sont utilisés dans plusieurs processus industriels impliqués dans l'industrie textile, la photographie, l'impression sur papier, les cosmétiques, la teinture du cuir, l'alimentation, le caoutchouc, les plastiques et l'industrie pharmaceutique pour colorer leurs produits4,5,6. Environ 10 à 15 % des colorants produits sont rejetés sous forme d’effluents lors de la teinture7,8. Le colorant bleu de méthylène (MB) est un colorant cationique avec une formule chimique de C16H18N3SCl, et il a été utilisé comme indicateur d'analyse chimique, médicament contre l'empoisonnement au cyanure, pour les aspects biologiques et pour l'aquaculture9,10. Les effluents de colorants MB peuvent gravement nuire à la santé humaine fertile, aux pêcheries et aux terres agricoles11. Diverses méthodes sont utilisées pour éliminer les colorants, notamment l'assainissement chimique, l'adsorption, la floculation, le traitement biologique, l'électrochimie, la précipitation, la coagulation, l'oxydation avancée et la photocatalyse8,12,13,14. La méthode la plus efficace pour absorber les colorants de l’eau est la dégradation biologique, l’assainissement chimique et l’adsorption15. Cependant, certaines de ces méthodes ont des limites, comme une bioefficacité moindre en matière de dégradation biologique et les méthodes de dépollution chimique sont coûteuses et inadaptées aux colorants complexes16. Les techniques d’adsorption sont signalées comme étant la méthode la plus efficace, la plus facile à manipuler, la plus réversible, la moins coûteuse, la plus pratique et la plus sûre pour éliminer les colorants toxiques indésirables8,17. La cellulose est le biomatériau polysaccharidique le plus naturellement abondant, composé de centaines, voire de milliers d’unités D-glucose liées β18,19,20. Il possède des propriétés attrayantes telles que le fait d'être renouvelable, respectueux de l'environnement, économique, non toxique, biodégradable, biocompatible, d'avoir un grand degré de cristallinité, un degré extraordinaire de polymérisation, une résistance à la traction élevée, d'être hautement cristallin, et ayant une surface spécifique élevée21,22,23. Des recherches notables sur les composites d'acétate de cellulose et de nano-argile par électrofilage ont été entreprises ; cependant, il manque encore une approche efficace pour utiliser correctement l’acétate de cellulose et l’argile pour éliminer les polluants24,25,26.