Évaluation complète du nanocomposite zéolite/algue marine dans l'élimination des colorants résiduaires des eaux usées industrielles

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 8082 (2023) Citer cet article

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Une étude systématique intégrant des essais en laboratoire, des analyses et des études de cas sur le terrain a été menée pour déterminer l'adsorbant efficace qui pourrait être utilisé pour éliminer le colorant rouge Congo (CR) des effluents d'eaux usées industrielles. La capacité de la zéolite (Z) à adsorber le colorant CR à partir de solutions aqueuses a été évaluée après avoir été modifiée par l'algue Cystoseira compressa (CC) (algue marine égyptienne). Les algues zéolite et CC ont été combinées afin de former le nouveau composite zéolite/algues (ZCC) en utilisant une technique d'imprégnation humide, puis caractérisées à l'aide de différentes techniques. Une amélioration notable de la capacité d'adsorption du ZCC nouvellement synthétisé a été observée par rapport au Z et au CC, en particulier à de faibles concentrations de CR. L’expérience par lots a été sélectionnée pour déterminer l’impact de diverses conditions expérimentales sur le comportement d’adsorption de différents adsorbants. De plus, les isothermes et la cinétique ont été estimées. Selon les résultats expérimentaux, le composite ZCC nouvellement synthétisé pourrait être appliqué de manière optimiste comme adsorbant pour éliminer les molécules de colorant anionique des eaux usées industrielles à faible concentration de colorant. L'adsorption du colorant sur Z et ZCC suivait l'isotherme de Langmuir, tandis que celle de CC suivait l'isotherme de Freundlich. Les cinétiques d'adsorption de colorant sur ZCC, CC et Z étaient en accord avec les modèles cinétiques d'Elovich, intra-particules et pseudo-second ordre, en conséquence. Les mécanismes d'adsorption ont également été évalués à l'aide du modèle de diffusion intraparticulaire de Weber. Enfin, des tests sur le terrain ont montré que le sorbant nouvellement synthétisé a une efficacité de 98,5 % pour éliminer les colorants des eaux usées industrielles, autorisant ainsi la base d'un adsorbant écologique récent qui facilite la réutilisation des eaux usées industrielles.

Personne ne peut nier que l’eau est une source vitale pour la vie sur Terre. Même si l'industrialisation et l'innovation ont amélioré le mode de vie de l'humanité, elles sont également la principale cause de pollution des ressources en eau propre1. Les métaux lourds, les colorants, les molécules pharmaceutiques et tensioactives, les articles de soins personnels, les pesticides et certaines autres substances ne sont pas seulement des sources quotidiennes qui polluent quotidiennement les ressources en eau pure et restreintes, mais ont également un effet dangereux sur tous les êtres vivants2,3,4,5. ,6. Les colorants synthétiques utilisés dans diverses industries, notamment le papier, le caoutchouc, les textiles, les teintures, les feuilles d'imprimerie, les plastiques et les cosmétiques, sont à l'origine d'un nombre important de contaminants dans l'eau2,7. Cette énorme expansion de l’utilisation des colorants a entraîné une pollution de l’eau et des problèmes environnementaux. Ces colorants sont en grande partie non dégradables, stables et toxiques2,8. Les colorants provoquent des mutations, une toxicité respiratoire, des fractions chromosomiques et le cancer9. Par exemple, les personnes exposées au colorant rouge Congo (CR) souffriront d’irritations extrêmes des yeux et de la peau qui seront soulagées en quelques minutes. En outre, la consommation de CR peut entraîner une irritation de l’estomac, des nausées, des vomissements et de la diarrhée10. Ces polluants ont été éliminés à l'aide de diverses techniques physiques, chimiques et biologiques. Ceci a été accompli grâce à l'utilisation de techniques d'osmose inverse, de coagulation, électrochimiques, de séparation par membrane, de dilution, de flottation, de filtration et de ramollissement11,12,13.

Par rapport aux méthodes ci-dessus, l'adsorption est l'une des méthodes les plus pratiques en raison de son faible coût, de sa modestie et de sa faible maintenance, et elle est simple à manipuler, avec de plus petites quantités de sédiments que les autres méthodes14,15,16,17, 18,19,20. Au cours des dernières décennies, les minéraux argileux, les déchets de biomasse, les algues résiduaires agricoles, les cendres volantes et le charbon actif ont été utilisés comme adsorbants efficaces et bon marché pour éliminer les colorants des eaux usées21,22,23,24,25,26,27,28,29, 30. Parce qu'il existe des groupes fonctionnels actifs (par exemple carboxylique, hydroxyle, amino, carbonyle, phosphates, sulfoniques), polluants fixés à la paroi des biomatériaux. De plus, la zéolite (Z) est traditionnellement utilisée pour adoucir l’eau ; Il est également utilisé dans le traitement des eaux usées, les procédés catalytiques, la production alternative de Z, à des fins de désinfection, la construction, les pâtes et papiers, les revêtements, la séparation par membrane, les réfractaires, les céramiques et les industries du plastique31,32,33.