Élimination par adsorption efficace du paracétamol et du bleu de thiazolyle de l'eau polluée sur des nanoparticules d'oxyde de cuivre biosynthétisées

Aug 05, 2023

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 859 (2023) Citer cet article

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Les nanoparticules d'oxyde de cuivre (CuONP) ont reçu une attention considérable en tant qu'adsorbants efficaces en raison de leur faible coût, de leur surface désirable, de leurs sites actifs abondants, de leurs puissantes caractéristiques texturales et de leurs capacités d'adsorption élevées. Cependant, les CuONP n'ont pas été utilisés pour décontaminer l'eau chargée de contaminants environnementaux croissants tels que le bleu de thiazolyle et le paracétamol. Ici, l'adsorption du bleu de thiazolyle et du paracétamol sur les CuONP synthétisés verts préparés à partir de l'extrait aqueux de feuilles de Platanus occidentalis a été étudiée. Les points de charge zéro BET, SEM, FTIR, XRD, EDX et pH ont montré une synthèse réussie de CuONP ayant des propriétés de surface souhaitables avec une surface spécifique de 58,76 m2/g et une taille moyenne de 82,13 nm. Les capacités maximales d’adsorption monocouche de 72,46 mg/g et 64,52 mg/g ont été obtenues respectivement pour le bleu de thiazolyle et le paracétamol. Les modèles de Freundlich, de pseudo-second ordre et de diffusion intraparticulaire étaient bien adaptés à l'adsorption des deux polluants. Les études de pH suggèrent la prédominance d'interactions électrostatiques et intermoléculaires plus faibles dans l'adsorption du bleu de thiazolyle et du paracétamol, respectivement. L'adsorption spontanée, physique, endothermique et aléatoire des polluants sur les CuONP a été obtenue à partir de considérations thermodynamiques. Les CuONP biosynthétisés se sont révélés hautement réutilisables et efficaces pour l’adsorption du bleu de thiazolyle et du paracétamol présents dans l’eau.

Pour que tous les êtres vivants soient en bonne santé et heureux, il faut de l’eau propre. Dans la plupart des pays riches et en développement, le manque d’eau potable est devenu un problème critique1. Cela est attribué aux progrès technologiques rapides, à la pollution des effluents industriels, à la croissance rapide de la population humaine et aux précipitations irrégulières qui dégradent la qualité de l'eau2,3,4. L’utilisation régulière d’équipements et de biens contemporains tels que l’essence pour les voitures, les plastiques, les vêtements textiles, les produits alimentaires et les médicaments, pour n’en citer que quelques-uns, a conduit à une énorme production de déchets et à la contamination de bassins d’eau auparavant non pollués5. L’utilisation d’eau contaminée a eu de graves impacts négatifs sur la végétation, les personnes et d’autres êtres vivants6. Dans les pays en développement, la source d'eau potable la plus fiable de la population locale, à savoir les eaux souterraines, est rapidement polluée par les rejets industriels d'effluents organiques et inorganiques7.

Les colorants et les polluants pharmaceutiques comptent parmi les contaminants de l’eau les plus courants8,9. Le plus grand utilisateur de colorants, avec une consommation mondiale annuelle d'environ 700 000 tonnes, est le secteur textile10. En conséquence, un nombre important de colorants sont rejetés dans l’environnement à partir des eaux usées utilisées dans l’industrie textile11. Les colorants rejetés peuvent avoir un impact négatif sur l’environnement et sur la santé humaine. En raison de leur grande stabilité, qui favorise la résistance à la dégradation biologique et photo, les colorants sont difficiles à éliminer de l’eau12. De plus, ils réduisent la quantité de lumière qui pénètre dans les plans d’eau, ce qui affecte la façon dont les plantes aquatiques utilisent la lumière pour la photosynthèse. De plus, les reins, le foie, le cerveau, la peau, le système nerveux central et le système reproducteur peuvent être endommagés par leurs produits de dégradation, qui peuvent également être mutagènes et cancérigènes13. Ils peuvent également causer des problèmes de santé tels que des nausées, des vomissements, des brûlures aux yeux et des difficultés respiratoires11. La plupart des études se sont concentrées sur l'élimination de colorants tels que le vert de malachite, la rhodamine B, le violet cristal, l'orange de méthyle, le noir d'ériochrome t, le rouge du Congo et le bleu de méthylène de l'eau, avec des recherches limitées sur d'autres colorants potentiellement nocifs comme le bleu de thiazolyle, qui devraient être éliminés de l'eau. considéré14. De plus, les contaminants pharmaceutiques sont également nocifs pour l’environnement et la santé humaine15. En particulier, l’acétaminophène, généralement appelé paracétamol (N-(4-hydroxyphényl)acétamide), est l’un des analgésiques et antipyrétiques les plus utilisés au monde. On l'a trouvé à l'échelle mondiale dans les eaux de surface, les effluents et l'eau potable en raison de sa grande stabilité, solubilité et hydrophilie16. La surutilisation de ce médicament entraîne plusieurs problèmes physiologiques. Une partie du médicament qui n'est pas métabolisée est excrétée dans l'urine après administration. De ce fait, ce polluant peut être présent en quantités variables dans les effluents domestiques ou hospitaliers. Étant donné que le médicament peut s'accumuler dans le tissu adipeux en quantités capables de produire une activité biologique, la présence de composés bioactifs dans l'eau destinée à la consommation humaine crée des risques toxicologiques à long terme17. Par conséquent, afin de préserver la qualité environnementale de l’eau, il est nécessaire de traiter les eaux usées contaminées par le bleu de thiazolyle et le paracétamol.