Adsorption du bleu de méthylène provenant des eaux usées industrielles textiles à l'aide de charbon actif développé à partir de l'usine Rumex abyssinicus

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 5427 (2023) Citer cet article

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Le bleu de méthylène (MB) est présent en abondance dans les effluents industriels textiles, ce qui peut causer de graves problèmes de santé publique et environnementale. Par conséquent, cette étude visait à éliminer le MB des eaux usées textiles en utilisant le charbon actif développé à partir de Rumex abyssinicus. L'adsorbant a été activé à l'aide de méthodes chimiques et thermiques, puis caractérisé par SEM, FTIR, BET, XRD et charge du point zéro du pH (pHpzc). L'isotherme et la cinétique d'adsorption ont également été étudiées. La conception expérimentale était composée de quatre facteurs à trois niveaux (pH (3, 6 et 9), concentration initiale de MB (100, 150 et 200 mg/L), dosage d'adsorbant (20, 40 et 60 mg/100 mL). ), et temps de contact (20, 40 et 60 min)). L'interaction d'adsorption a été évaluée à l'aide de la méthodologie de la surface de réponse. La caractérisation d'un charbon actif Rumex abyssinicus s'est avérée avoir plusieurs groupes fonctionnels (FTIR), une structure amorphe (XRD), une fissure avec une morphologie de haut en bas (SEM), un pHpzc de 5,03 et une surface spécifique BET élevée de 2522 m2. /g. L'optimisation de l'élimination du colorant MB a été réalisée en utilisant la méthodologie Response Surface couplée à l'approche Box Behnken. L'efficacité d'élimination maximale de 99,9 % a été enregistrée dans des conditions optimales de pH 9, de concentration de MB de 100 mg/L, de dosage d'adsorbant de 60 mg/100 mL et de temps de contact de 60 min. Parmi les trois modèles d'isotherme d'adsorption, le modèle d'isotherme de Freundlich était le mieux adapté avec une valeur expérimentale à R2 0,99 montrant que le processus d'adsorption était hétérogène et multicouche tandis que l'étude cinétique a révélé un pseudo-second ordre à R2 0,88. Enfin, ce procédé d’adsorption est très prometteur pour une utilisation industrielle.

De nombreuses industries textiles rejettent d’énormes volumes d’eaux usées dans l’environnement proche sans traitement approprié1. Dans l’industrie textile, de nombreux processus tels que la teinture, la finition et le lavage nécessitaient beaucoup d’eau, ce qui fait de l’industrie une usine gourmande en eau2. L’industrie textile est connue pour consommer 1 000 des 100 000 types de colorants présents sur le marché commercial. Le taux de production annuel de colorants est estimé à environ 700 000 tonnes3. Il a également été signalé qu'environ 700 000 à 800 000 tonnes de colorants contenant 100 000 composés distincts sont fabriquées chaque année dans le monde4. Cependant, environ 15 % des colorants utilisés dans l’industrie finissent par être rejetés dans l’environnement après avoir été produits et transformés5. L'orange de méthyle, la rhodamine B, le bleu de méthylène (MB), le rouge du Congo et le Reactive Black-5 sont classés en colorants anioniques, neutres et cationiques qui comptent parmi les colorants les plus utilisés dans le secteur textile6,7. Les colorants sont des composés colorants et précieux pour les produits industriels, en particulier dans les industries textiles pour teindre les textiles, les fils, les plastiques et autres substrats. Cependant, ils ne sont pas dégradables en raison de la complexité chimique et de la multiplicité des taches qui perturbent le système environnemental8. Plus précisément, MB est un aromatique synthétique hétérocyclique, C16H18N3SCl 319,85 g/mol, (chlorure de 3,7-bis(diméthylamino)phénothiazine, chlorure de tétraméthylthionine) et un composé chimique cationique9. Une grande quantité de MB est utilisée comme colorant dans les industries de la laine, de la soie, du papier, des cosmétiques, des teintures capillaires temporaires, du coton, du textile, de l’alimentation et de la pharmacie10. MB est connu pour ses propriétés antioxydantes, cardio-protectrices, antipaludiques et antidépressives. Plus précisément, le MB est un colorant cationique populaire et un produit chimique persistant dans l’environnement, toxique, cancérigène et mutagène10. L’introduction d’eaux usées colorées dans l’écosystème est une cause notable d’eutrophisation, de pollution esthétique et de perturbation de la vie aquatique11. Les eaux usées générées par les industries textiles contiennent plusieurs colorants et sont susceptibles de causer de graves problèmes de santé et d'environnement12. Stabilité thermique et photo du colorant dans l'environnement qui se traduit par l'absorption et la réflexion de la lumière du soleil. Cela réduit le processus de photosynthèse et les interférences avec le flux naturel de la chaîne alimentaire. Une exposition à long terme au MB peut avoir des effets importants sur la santé, tels que l'anémie, le cancer, les vomissements, l'irritation des yeux, les nausées, les vomissements, la méthémoglobinémie et la confusion mentale13,14,15,16,17,18,19. Par conséquent, l’impact inévitable de ces polluants nécessite un traitement avant leur rejet dans le courant dominant, provoquant ainsi une dégradation de l’environnement20.