Enquête sur le bore

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 9497 (2023) Citer cet article

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La nature non biodégradable des déchets émis par le secteur agricole et industriel contamine les réserves d'eau douce. La fabrication de photocatalyseurs hétérogènes hautement efficaces et peu coûteux est cruciale pour un traitement durable des eaux usées. La présente étude de recherche vise à construire un nouveau photocatalyseur en utilisant une méthode hydrothermale facile assistée par ultrasons. Les sulfures métalliques et les matériaux de support en carbone dopé fonctionnent bien pour fabriquer des systèmes hybrides actifs solaires qui exploitent efficacement l’énergie verte et sont respectueux de l’environnement. Un nanocomposite de sulfure de cuivre supporté par de l'oxyde de graphène dopé au bore a été synthétisé par voie hydrothermale et a été évalué pour la dégradation photocatalytique du colorant bleu de méthylène assistée par la lumière solaire. BGO/CuS a été caractérisé par diverses techniques telles que la spectroscopie SEM-EDS, XRD, XPS, FTIR, BET, PL et UV-Vis DRS. La bande interdite de BGO-CuS s'est avérée être de 2,51 eV, évaluée par la méthode du tracé tauc. La dégradation améliorée du colorant a été obtenue dans des conditions optimales de pH = 8, de concentration de catalyseur (20 mg/100 ml pour BGO-CuS), de dose d'oxydant (10 mM pour BGO-CuS) et la durée optimale d'irradiation était de 60 min. Le nouveau nanocomposite dopé au bore dégrade efficacement le bleu de méthylène jusqu'à 95 % sous la lumière du soleil. Les trous et les radicaux hydroxyles étaient les principales espèces réactives. La méthodologie de la surface de réponse a été utilisée pour analyser l’interaction entre plusieurs paramètres en interaction afin d’éliminer efficacement le colorant bleu de méthylène.

L’eau a toujours été l’un des éléments les plus importants et les plus diversifiés de toutes les formes de vie, et la contamination des ressources en eau est un problème qui mérite une attention particulière1. Les effluents industriels, comprenant divers facteurs tels que les pesticides, les herbicides, les colorants et les polluants organiques, constituent une source importante de pollution de l'eau2. Une quantité insignifiante de ces polluants peut avoir un impact significatif sur l’écosystème et avoir un impact sur le changement climatique. Différentes substances chimiques sont utilisées dans les processus de teinture et dans diverses unités industrielles, libérant des effluents, notamment des produits chimiques et colorants colorés, non biodégradables et en partie dangereux3,4. Ces eaux usées contribuent largement aux émissions de méthane (environ 10 %), entraînant une élévation de la température et provoquant un réchauffement climatique. Pour cette raison, les eaux usées doivent également être nettoyées avant d’être rejetées dans les rivières afin de minimiser les dommages environnementaux5,6. Parmi les principales causes de pollution de l’eau figurent les produits chimiques non biodégradables et les colorants solubles7.

La surpopulation, la demande alimentaire croissante et l’industrialisation accrue sont les principales raisons de la pollution des eaux usées8,9. La menace de contamination de l’eau augmente de jour en jour. La contamination de l'eau est une préoccupation dans les pays sous-développés, la majeure partie de l'eau des lacs et des rivières du pays étant contaminée10,11. De nombreuses communautés rurales dans le monde sont confrontées au double défi de la pénurie d’eau et de la pollution de l’eau par des polluants microbiologiques et chimiques12,13. Les effluents industriels sont principalement générés dans l’industrie textile, où des volumes massifs d’eau sont utilisés à chaque étape de nombreuses opérations, notamment lors de la teinture.

Selon l'Organisation des Nations Unies (ONU), la moitié de la population des pays en développement souffre de problèmes de santé causés par une eau potable contaminée microbiologiquement ou chimiquement14. La principale préoccupation concerne la propreté microbiologique de l’eau potable en général. Les maladies d'origine hydrique tuent 5 millions de personnes chaque année. La consommation humaine d'eau douce a été réduite à 0,01 %, la surface de la Terre ne disposant que de 3 % de réserves d'eau douce. La croissance démographique a accru les besoins en eau douce. À mesure que la croissance démographique s’accélère, il y aura une grave pénurie d’eau douce pour une vie durable15.

Des procédés d'oxydation avancés (AOP) sont utilisés dans les installations de traitement de l'eau pour éliminer les agents pathogènes et les contaminants micro-organiques pathogènes. (AOP) sont considérées comme des techniques de pointe. La première suggestion d’utiliser les AOP pour la filtration de l’eau potable a été faite en 1980. Plus tard, les scientifiques ont commencé à les considérer comme un traitement oxydant potentiel pour différents types d’eaux usées16,17. Mais chaque méthode a ses avantages et ses inconvénients. La photocatalyse hétérogène des semi-conducteurs est une technique verte respectueuse de l'environnement utilisant la lumière du soleil comme source potentielle d'activation de matériaux semi-conducteurs pour la dégradation des polluants18. Les polluants présents dans l'eau faisant l'objet du traitement sont minéralisés et, dans certains cas, éliminés chimiquement grâce aux interactions entre tous les radicaux et à la production d'autres espèces réactives telles que le superoxyde et le H2O2. Lorsque des agents oxydants (tels que des radicaux hydroxyles) sont générés localement. Les AOP sont utilisées comme méthodes tertiaires, celles-ci génèrent des radicaux hydroxyles instables qui se dégradent rapidement. La photocatalyse hétérogène utilise des oxydes et des sulfures métalliques semi-conducteurs. Ces matériaux produisent des paires électron-trou dès qu'ils sont générés localement. exposés à la lumière ultraviolette ou à l'irradiation solaire. Mais ces porteurs de charge se recombinent rapidement et limitent leur efficacité. 19. Pour améliorer la photoefficacité de ces sulfures métalliques, ils sont couplés ou immobilisés avec des matériaux de support à base de carbone. Ce développement d'une nouvelle interface permet dans le développement de nouveaux systèmes basés sur un support actif pour le traitement des eaux usées20,21.