Application of cellulose/ZnO nanocomposite on the removal of toxic pollutants from aqueous solutions

Abstract

Les coques Arachis hypogaea et de Pisum sativum font partie des déchets végétaux les plus importants, présents en grandes quantités dans les zones agricoles. Ces déchets contribuent à la pollution de l'environnement s'ils ne sont pas exploités et utilisés dans d'autres domaines. L'objectif de cette étude est de valoriser ces résidus et de les utiliser comme matière brute pour élaborer de la cellulose cristalline nanométrique. Ce composé a été préparé par l'extraction de la cellulose pure (Cs) des déchets et en la convertissant en cellulose nanocristalline (CNCs), ainsi qu'en hybridant cette substance avec de l'oxyde de zinc (ZnO) à l'aide de deux méthodes différentes.Afin d'étudier les propriétés de ces nouveaux matériaux et de confirmer leur nature, plusieurs techniques de caractérisation ont été utilisées, y compris des techniques optiques (UV-visible, FTIR ), structurelles et morphologiques (XRD, SEM). Les résultats ont montré que la taille cristalline du composé (CNC/ZnO NPs) variait entre 19,64 et 27,31 nanomètres, tandis que les bandes gap se situaient entre 3,27 et 3,66 v pour la première et la deuxième méthode respectivement. Dans ce travail de recherche, l’adsorption du colorant bleu de méthylène en solution aqueuse sur la cellulose et les NP CNC/ZnO préparées a été étudiée. Cinq paramètres d'opération d'adsorption ont été étudiés pour optimiser ces adsorbants (masse d'adsorbant, temps de contact, concentration initiale de la solution de colorant, pH initial de la solution et température). Les données empiriques ont été analysées à l'aide de l'isotherme d'adsorption par les modèles isothermes de Langmuir, Freundlich et Temkin pour évaluer les capacités d'adsorption maximales. Les données cinétiques ont été testées avec un modèle de pseudo premier ordre et un modèle de pseudo second ordre. Les paramètres thermodynamiques ont également été calculés. En outre, l’activité antibactérienne des CNC et des NP CNC/ZnO a été testée à l’aide de la méthode de diffusion dans des puits de gélose, qui a montré une activité antibactérienne significative contre les bactéries Gram-positives et Gram-négatives et les champignons. Les résultats remarquables de cette recherche peuvent ouvrir la voie à d’autres applications importantes possibles, telles que l’élimination des ions de métaux lourds et le traitement des véritables eaux usées.