Élimination d’un antibiotique des eaux usées grâce à un nanocomposite avancé
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Élimination de la tétracycline dans des échantillons d’eaux usées synthétiques à la VNU-University of Education, Hanoï, Viêt Nam.
Dans cette recherche, nous avons proposé trois idées principales : premièrement, le GSA a été fabriqué à partir d’oxyde de graphène (GO) greffé d’oxyde d’étain(II) (SnO) préparé par voie humide dans le cadre d’une procédure d’activation. Deuxièmement, la capacité d’adsorption de la TC a été calculée par plusieurs méthodes sous l’angle du pH, de la concentration initiale, de la MET, de la texture poreuse et de la température. Enfin, les conditions optimales d’élimination de la tétracycline ont été observées : pH = 4, T0 = 30 °C et Qmax = 1201 mg/g. Mots-clés : élimination de la tétracycline ; nanocomposite ; antibiotique ; oxyde de graphène. De nombreuses études ont prouvé que les antibiotiques de la famille des tétracyclines ont des effets dangereux sur le corps humain, tels que la stéatose hépatique, la pancréatite aiguë, une grave hépato-néphrotoxicité, des lésions rénales et le diabète insipide. La toxicité de ce composé a donc été la raison et la motivation qui ont poussé notre groupe à rechercher une nouvelle fabrication d’un nanocomposite avancé pour éliminer l’antibiotique tétracycline (TC) du milieu naturel. Sur la base des expériences, notre groupe a trouvé une solution pour éliminer la TC de l’eau polluée de toutes provenances à l’aide d’un composé appelé GSA. Après de longues recherches, nous avons trouvé la solution permettant d’éliminer la TC de l’eau polluée de toutes provenances. Comme le montre l’image illustrative présentée plus haut dans l’affiche, la méthode d’adsorption de la TC a été lancée. Nous utilisons le GSA, c’est-à-dire le nanocomposite GO/SnO/AP. Après la mise en œuvre, les molécules de TC se sont fixées à la surface du GSA. Au final, l’eau non polluée qui contenait de la TC a été désinfectée.
Le GSA, qui contient de l’oxyde de graphène (GO), de l’oxyde d’étain(II) (SnO) et de l’AP (polymère aminé), a été mis en préparation. Au cours de quelques modifications chimiques, le SnO n’a pas changé rapidement et sa couleur est restée noire afin d’adsorber le mieux possible. Dans l’étape suivante, nous présenterons plus en détail la méthode que nous avons utilisée pour traiter l’eau polluée. Les nanocomposites de SnO ont été synthétisés par une technique de réaction semi-solvothermale. Ces nanocomposites ont été préparés avec différentes combinaisons de solvants tels que l’éthanol, l’eau et l’éthylène glycol à 180 °C pendant 24 h. Au cours de quelques modifications chimiques, le SnO n’a pas changé rapidement. Grâce à la capacité d’adsorption de la surface du GSA, le matériau a pu être régénéré au fil du temps, ce qui permettrait de préserver les ressources et de protéger l’environnement. Avec le traitement à l’éthanol, comme le montre l’image illustrative, de l’éthanol à plus de 90 % peut être utilisé pour régénérer le GSA au fil des cycles. À chaque cycle, l’efficacité diminue régulièrement. Lors du 1er cycle, la fréquence était très élevée et l’efficacité atteignait plus de 97 %. Ensuite, l’efficacité a chuté rapidement et, au 5e cycle, le GSA n’a plus pu être traité. Le niveau de pH optimal pour que l’efficacité d’adsorption du GSA atteigne son maximum, précisément 94 %, était de 4. Au-delà du pH 4, l’efficacité a diminué progressivement : pH 6 (88 %), pH 8 (81 %), pH 10 (57 %).
Les résultats de l’expérience dépendaient de la température et de la concentration de l’adsorbat, la tétracycline. Selon l’étude, la concentration initiale (C0) est directement proportionnelle à la capacité d’adsorption du GSA : lorsque C0 est passée de 40 à 80 mg/L, l’efficacité d’adsorption a augmenté ; puis l’augmentation de l’adsorption s’est atténuée lorsque C0 est passée de 80 à 130 mg/L, ce qui suggère qu’il existe une limite d’adsorption que le GSA ne pouvait pas dépasser, quelle que soit l’importance de la concentration de tétracycline. En outre, en ce qui concerne la température, le diagramme a montré que, parmi 25 °C, 30 °C et 35 °C, la température optimale pour l’adsorption est de 30 °C (lorsque la capacité d’adsorption atteint son maximum avec Qmax = 1201 mg/g). Il en ressort que la température et la concentration initiale influent sur l’efficacité d’adsorption de la tétracycline par le GSA. Ce travail a été mené et examiné à la VNU University of Education (UEd), Hanoï, Viêt Nam, au sein du groupe de recherche des auteurs correspondants, le professeur Eldon R. Rene6,*, et Tran Dinh Minh1,*, avec d’autres coauteurs : Hoang Thu Ha1 ; Hoang Ly Bao Long2 ; Hoang Ly Tuan Long3 ; Le Huy4 ; Dao Quang Minh5, Le Ha Khoa5, Eldon R. Rene6. 1VNU University of Education (UEd), Hanoï, Viêt Nam ; 2High School for Gifted Students (HSGS) ; 3The Olympia Schools ; 4HanoiAmsterdam High School for the Gifted ; 5High School of Education Sciences (HES-UEdVNU) ; 6UNESCO-IHE, Institute for Water Education, Delft, Pays-Bas.
En 2013 et 2015, des recherches ont porté sur des solutions d’élimination de la tétracycline (Fe-AC avec Qmax = 769 mg/g et coke de pétrole-AC avec Qmax = 1121 mg/g) ; pourtant, le GSA a obtenu les meilleures performances, affichant la valeur la plus élevée d’élimination de la TC avec Qmax = 1201 mg/g. Il en ressort que le GSA est l’adsorbant le plus prometteur pour la tétracycline à ce jour. La nouvelle fabrication d’un nanocomposite avancé pour éliminer l’antibiotique tétracycline du milieu naturel a conduit à la conclusion suivante : + Grâce à une surface BET élevée et à une texture poreuse bien développée, la capacité maximale d’absorption de la TC sur le GSA a atteint 1201 mg/g. + Le GSA après absorption de la TC peut être réutilisé par traitement au C2H5OH et, à travers ce projet, nous avons démontré la possibilité d’utiliser un nanocomposite avancé pour éliminer les antibiotiques de type tétracycline du milieu naturel. En conclusion, grâce à une surface BET élevée et à une texture poreuse bien développée, la capacité maximale d’absorption de la TC sur le GSA a atteint 1201 mg/g ; il a également été constaté que le GSA après absorption de la TC peut être réutilisé par traitement au C2H5OH. Enfin, à travers ce projet, nous avons démontré la possibilité d’utiliser un nanocomposite avancé pour éliminer les antibiotiques de type tétracycline du milieu naturel ; nous avons rassemblé diverses informations, présentées dans les références.
