Développement de carboxyméthylcellulose

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 14265 (2023) Citer cet article

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Utilisant l'hydrogel de carboxyméthylcellulose de sodium réticulée au glutaraldéhyde (CMC-GA) et son composite d'oxyde de nanographène (CMC-GA-GOx), un adsorbant efficace de composites biosourcés de carboxyméthylcellulose-oxyde de graphène a été développé pour l'élimination par adsorption du colorant cationique bleu de méthylène (MB) contaminer provenant des eaux usées industrielles. Les composites CMC-GA-GOx développés ont été caractérisés à l'aide d'instruments d'analyse FTIR, RAMAN, TGA, SEM et EDX. Grâce à des expériences par lots, plusieurs variables affectant l'élimination du colorant MB, notamment la composition des biocomposites GO:CMC, le temps d'adsorption, le pH et la température, la concentration initiale de MB, le dosage d'adsorbant et la concentration de NaCl, ont été étudiées dans différentes conditions. Les pourcentages maximaux d'élimination des colorants se situaient entre 93 et ​​98 %. Ils ont été obtenus en utilisant des biocomposites CMC-GA-GO102 avec 20 % en poids de GO, un temps d'adsorption de 25 min, une température d'adsorption de 25 °C, des concentrations de MB de 10 à 30 ppm, un pH d'adsorption de 7,0 et une dose d'adsorbant de 0,2 g. Les données expérimentales du processus d'adsorption correspondent mieux à l'isotherme de Langmuir avec une capacité d'adsorption monocouche maximale de 76,92 mg/g. Le processus d'adsorption a suivi le modèle cinétique du pseudo-second ordre. L'élimination du MB était exothermique et spontanée d'un point de vue thermodynamique. De plus, les résultats thermodynamiques ont démontré que l’adsorption fonctionne plus efficacement à basse température. Enfin, la réutilisation du CMC-GA-GO102 développé a été prouvée au cours de 10 cycles successifs au cours desquels seulement 14 % du pourcentage d'élimination du colorant MB a été perdu. Ces résultats suggèrent que le composite CMC-GA-GO102 développé pourrait être un adsorbant peu coûteux et réutilisable pour éliminer les colorants cationiques organiques des eaux usées industrielles.

L’eau est l’un des éléments essentiels à toute vie sur terre et constitue une aubaine pour la civilisation humaine depuis l’Antiquité. Cependant, l’eau constitue l’un des problèmes environnementaux les plus complexes, et la fourniture d’eau potable et d’eau propre, sûre et abordable, constitue un défi mondial. La détérioration rapide de la contamination environnementale des ressources naturelles est un problème contemporain qui doit être résolu immédiatement si l’on veut que la terre et ses habitants perdurent pour les générations futures1,2. De grandes quantités d’eau ont été contaminées ces dernières années en raison du développement rapide de divers domaines technologiques, entraînant une augmentation des perturbations environnementales et de graves problèmes de pollution3. En général, la pollution de l’eau peut se produire de diverses manières : cependant, une quantité importante de pollution de l'eau est causée par la contamination par des colorants résultant de nombreux effluents industriels provenant des industries du papier, des cosmétiques, du cuir, des pigments, du pétrole, des textiles, du plastique, des raffineries, de l'imprimerie, de l'industrie pharmaceutique et de l'agroalimentaire4,5, 6.

Selon leur comportement de dissociation dans les solutions aqueuses, les colorants peuvent être divisés en trois catégories : (a) anioniques (colorants acides, directs et réactifs) avec une charge négative principalement due au groupe (SO3), (b) cationiques (colorants basiques). ) avec un groupe amine protoné, et (c) non ionique (colorants dispersés)7. Les colorants azoïques cationiques ou anioniques contiennent une ou plusieurs liaisons azoïques (N=N). En plus de sa résistance à la lumière, à la chaleur et à la digestion aérobie, il peut provoquer des maladies aiguës telles que des mutations génétiques, des réactions allergiques, des vomissements et une cyanose8, entraînant une pollution de l'environnement et des problèmes de santé qui en découlent pour tous les organismes vivants, y compris les humains, les animaux, et les plantes9,10,11. Ces colorants nuisent à la santé humaine en raison de leur stabilité chimique et de leur non-biodégradabilité. Des recherches antérieures ont démontré que les colorants cationiques sont hautement toxiques et plus nocifs que les colorants anioniques car ils interagissent facilement avec le cytoplasme12,13,14,15.

Le bleu de méthylène (C16H18N3ClS) est à la fois un colorant thiazine et cationique. Le MB est principalement utilisé comme colorant dans l’industrie textile, notamment dans la teinture de la laine, de la soie et du coton. Il est largement utilisé dans les processus industriels, notamment dans les pigments biomédicaux pour la coloration des cellules, l'impression du papier et de la pâte à papier, le caoutchouc, les plastiques, le cuir, les cosmétiques et la coloration des textiles. En raison de sa toxicité, de son pouvoir cancérigène, de sa mutagénicité et de sa non-biodégradabilité, il est considéré comme le polluant organique le plus nocif pour l’environnement aquatique. Peut provoquer des nausées, une confusion mentale, des vomissements, des brûlures aux yeux, une confusion mentale, une cyanose, une hypertension artérielle, une tachycardie, des douleurs abdominales, une irritation cutanée, une méthémoglobinémie, une dégradation des globules rouges, une dyspnée, une transpiration abondante, une irritation gastro-intestinale, une réaction allergique, une diarrhée. humains. De plus, son inhalation provoque un essoufflement après une brève exposition13,16,17,18.