Un roman Corchorus olitorius

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 13190 (2023) Citer cet article

254 accès

1 Altmétrique

Détails des métriques

Ici, un nouveau composite de biocharbon dérivé de Corchorus olitorius et de Bi12O17Cl2 a été fabriqué et utilisé pour la dégradation de la tétracycline (TC) dans un réacteur de photo-oxydation solaire. La morphologie, la composition chimique et l'interaction entre les composants composites ont été étudiées à l'aide de diverses analyses. Le biochar a montré une élimination du TC de 52,7 % et une minéralisation de la DCO de 59,6 % en utilisant 150 mg/L de biochar à un pH de 4,7 ± 0,5, une concentration initiale de TC de 163 mg/L et une DCO initiale de 1 244 mg/L. L'efficacité de dégradation du TC a augmenté à 63 % et le taux de minéralisation à 64,7 % en utilisant 150 mg/L de Bi12O17Cl2 nu à un pH de 4,7 ± 0,5, une concentration initiale de TC de 178 mg/L et une DCO de 1 034 mg/L. Dans le cas du composite biochar/Bi12O17Cl2, l'efficacité de dégradation du ratio de minéralisation TC et DCO s'est améliorée à 85,8 % et 77,7 % en raison du potentiel du biochar à accepter des électrons, ce qui a retardé la recombinaison des électrons et des trous. Le composite synthétisé a présenté une grande stabilité sur quatre cycles successifs. Selon les intermédiaires générés, le TC pourrait être dégradé en acide caprylique et acide pentanedioïque via l'attaque fréquente des espèces réactives. Le composite préparé est un photocatalyseur prometteur et peut être appliqué dans des systèmes à grande échelle en raison de ses performances élevées de dégradation et de minéralisation en peu de temps, outre son faible coût et sa stabilité.

L'utilisation généralisée de produits pharmaceutiques (par exemple les antibiotiques) pour supprimer la croissance bactérienne chez les humains et les animaux entraîne la libération incontrôlée d'antibiotiques dans l'écosystème aquatique1,2. La tétracycline (TC), un antibiotique, est continuellement utilisée dans le traitement anti-infectieux en raison de son faible coût et de sa grande efficacité contre divers types de bactéries3,4. L'augmentation des résidus de TC dans la vie aquatique provoque le développement de bactéries résistantes aux tétracyclines pouvant entraîner une détérioration de la santé humaine5,6. Les procédés de traitement traditionnels (par exemple, traitement biologique, adsorption, filtration sur membrane) ne peuvent pas éliminer efficacement la tétracycline en raison de sa faible biodégradabilité et de sa faible stabilité, et les technologies traditionnelles sont coûteuses et produisent des polluants secondaires7,8. Il est donc crucial de contrôler la libération d'antibiotiques (par exemple, la tétracycline) dans les cours d'eau via le développement d'une technologie de traitement efficace et peu coûteuse9,10.

Récemment, les procédés d'oxydation avancés (AOP) ont montré d'excellentes performances en matière de dégradation des polluants réfractaires (par exemple les antibiotiques)11,12. Cependant, certains AOP (par exemple Fenton, ozonation) sont coûteux et génèrent des contaminants secondaires qui entravent leur application à grande échelle13,14,15,16. De plus, les AOP électrochimiques ne peuvent pas être appliquées à plus grande échelle en raison du coût élevé et de la courte durée de service des électrodes17,18. Le procédé de photocatalyse, l'un des AOP, se caractérise par son caractère peu coûteux, son caractère écologique et durable et ses performances efficaces de dégradation et de minéralisation envers les polluants biorésistants via les espèces réactives de l'oxygène (ROS) générées qui qualifient cette technique pour être mise en œuvre à plus grande échelle19, 20,21. Néanmoins, les photocatalyseurs conventionnels tels que TiO2 et ZnO présentent certains défauts tels que la large bande interdite et la réunion rapide des porteurs de charge qui inhibent la dégradation efficace des polluants biorésistants et l'utilisation d'une grande partie de l'intensité solaire22,23. Par conséquent, il est impératif de concevoir un photocatalyseur efficace avec une bande interdite étroite et un taux de recombinaison réduit qui contribue à la dégradation efficace des polluants et améliore la mise en œuvre pratique du processus de photocatalyse.

Le photocatalyseur à base d'oxychlorure de bismuth (Bi12O17Cl2) a suscité une attention remarquable en raison de sa capacité à être utilisé dans le processus de photocatalyse sous irradiation par la lumière visible ainsi que de sa stabilité, de son excellent potentiel d'oxydation et de sa non-toxicité24,25. Cependant, les performances de dégradation du Bi12O17Cl2 sont modestes en raison de la séparation inefficace des électrons et des trous26. Pour surmonter le problème susmentionné, les chercheurs ont fabriqué des photocatalyseurs à hétérojonction à base de Bi12O17Cl2 pour supprimer le concours entre les porteurs de charge tels que AgI/Bi12O17Cl227, BiOBr/Bi12O17Cl228 et Bi12O17Cl2/β-Bi2O329. Cependant, la préparation de ces photocatalyseurs à hétérojonction augmente le coût de traitement et la consommation de produits chimiques toxiques.