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Jun 17, 2023

Capture chélatante et élimination magnétique des éléments non

Scientific Reports volume 6, Numéro d'article : 21027 (2016) Citer cet article 7011 Accès 28 Citations 7 Détails d'Altmetric Metrics Une méthode d'assainissement des sols basée sur l'enrichissement magnétique est

Rapports scientifiques volume 6, Numéro d'article : 21027 (2016) Citer cet article

7011 Accès

28 citations

7 Altmétrique

Détails des métriques

Une méthode d'assainissement des sols basée sur l'enrichissement magnétique est rapportée. Une nouvelle poudre chélatrice solide magnétique, FS@IDA (nanoparticules core-shell Fe3O4@SiO2 recouvertes de chélateurs d'acide iminodiacétique), a été utilisée comme support magnétique réactif pour capturer sélectivement les métaux lourds non magnétiques dans le sol par chélation et élimination par séparation magnétique. FS@IDA a été préparé via des réactions de synthèse inorganiques-organiques et organiques qui ont généré des groupes chélateurs à la surface de nanoparticules magnétiques multicœurs Fe3O4@SiO2 (FS). Ces réactions utilisaient un agent de couplage silane et du chloroacétate de sodium. Les résultats montrent que FS@IDA pourrait chélater le composant métallique lourd des carbonates de Cd, Zn, Pb, Cu et Ni, le sulfate de plomb et le chlorure de plomb dans les systèmes salins insolubles dans l'eau. Les chélates FS@IDA-Cd et FS@IDA-Pb résultants pourraient être séparés magnétiquement, ce qui entraînerait des taux d'élimination d'environ 84,9 % et 72,2 % pour le Cd et le Pb, respectivement. FS@IDA n'a pas pu éliminer les métaux lourds résiduels et ceux liés à la matière organique du sol. FS@IDA n’a pas modifié de manière significative la composition chimique du sol et a permis une capture chélatrice rapide, une séparation magnétique simple et une élution facilitée des métaux lourds. FS@IDA pourrait également être facilement préparé et retraité.

Selon un rapport officiel récemment publié par le ministère chinois de la Protection de l'environnement1, 19,4 % des terres arables en Chine sont contaminées par des métaux lourds, tels que le cadmium, le mercure et l'arsenic, et par des polluants organiques, tels que les hydrocarbures aromatiques polycycliques, ce qui entraîne problèmes environnementaux et préoccupations en matière de sécurité alimentaire. Par exemple, lors de « l’incident du riz empoisonné » de mai 2013, la Food and Drug Administration de Guangzhou, en Chine, a découvert que 44,4 % du riz et des produits connexes consommés à Guangzhou étaient contaminés par du cadmium2. Il est urgent de restaurer les sols sur de vastes zones. Plusieurs stratégies pour éliminer les métaux lourds, telles que la lixiviation chimique3, la remédiation électrocinétique4 et la phytoremédiation5,6, ont été proposées7,8,9,10 et sont utilisées à titre d'essai en Chine.

L’utilisation de nanoparticules magnétiques (MNP) comme matériaux adsorbants pour résoudre les problèmes environnementaux fait l’objet d’une attention croissante en raison de leurs propriétés uniques d’adsorption des ions métalliques et de leur séparation facile des solutions aqueuses à l’aide d’un aimant11,12,13,14. Les MNP Fe3O4 avec des groupes fonctionnels adsorbants sur leurs surfaces sont bien adaptés pour extraire sélectivement les ions de métaux lourds des eaux usées ou des effluents industriels15,16,17 en capturant les ions métalliques en solution. Les nanoparticules chargées peuvent ensuite être récupérées avec un aimant, et les ions métalliques peuvent ensuite être extraits des MNP. Ce processus est durable car les MNP sont réutilisables et aucun produit chimique dangereux n’est utilisé.

Récemment, des MNP cœur-coquille uniques, en particulier Fe3O4@SiO2 (FS), dotés de groupes chélateurs de surface, ont été préparés via des réactions organiques-inorganiques et de fonctionnalisation de surface . Des particules FS recouvertes d'acide N-[(3-triméthoxysilyl)propyl]éthylènediamine triacétique ont été préparées et utilisées pour extraire et séparer les ions de terres rares18. Ces matériaux ont également été fonctionnalisés avec des groupes amino, imino et sulfoniques et utilisés pour éliminer sélectivement le Pb(II) et le Cr(VI) des solutions aqueuses19. Des particules FS fonctionnalisées par la porphyrine ont été utilisées pour détecter, adsorber et éliminer les ions Hg2+ aqueux17. La comparaison des particules FS fonctionnalisées en surface avec les MNP montre qu'elles ont non seulement une résistance améliorée aux environnements acides lors de la récupération magnétique, mais qu'elles adsorbent également sélectivement certains ions de métaux lourds, qui peuvent être facilement désorbés plus tard. À ce jour, cependant, pratiquement tous les rapports publiés sur la séparation des ions de métaux lourds par les particules MNP et FS avec des groupes de surface chélatants se concentrent sur les systèmes en solution aqueuse. En revanche, la capture d’autres formes chimiques de métaux lourds dans les systèmes solide-liquide et les systèmes de sols multiphasiques n’a pas été largement étudiée.