Synthesis and characterisation of cyclodextrin functionalised nanosponges for the removal of organic, inorganic and microbial contaminants from aqueous solutions.

Abstract

Cette thèse présente des études expérimentales approfondies sur les nanosponges de cyclodextrine fonctionnalisée par goethite et/ou hydroxyapatite et leur capacité à éliminer différentes classes de polluants. Des Nanosponges hybrides à savoir : nanosponge de cyclodextrine (CDN), nanosponge à base de cyclodextrine goethite (CDG), nanosponge de cyclodextrine fonctionnalisée par hydroxyapatite (CDHA) et nanosponge de cyclodextrine fonctionnalisée par goethite/hydroxyapatite (CDGHA) ont été synthétisées par polymérisation assistée par ultrasons en utilisant l'acide citrique comme agent de réticulation. Cette polymérisation se déroule en deux étapes impliquant la formation d'un gel sec (pré-polymère) et la condensation polymères en présence de phosphate disodique comme catalyseur. Les interactions de greffage de la goethite et/ou de l'hydroxyapatite se produisent comme une réaction de réticulation supplémentaire entre le groupe -COOH de l'acide citrique et le groupe -OH de la goethite et/ou de l'hydroxyapatite pour former une hypothétique liaison ester. Leurs propriétés structurales, morphologiques, physico-chimiques et thermiques ont été caractérisées en utilisant la DRX, la MET, MEB, IR à transformée de Fourier et l’analyse thermogravimétrique. La fonctionnalisation du CDN avec de la goethite et/ou de l'hydroxyapatite a donné des matériaux semi-cristallins plus poreux et hautement gonflables avec des groupes fonctionnels de surface supplémentaires. Les résultats des tests d'adsorption ont montré que 99,98% (1,93 mg / g), 100% (2,01 mg / g), 93,64% (1,95 mg / g) et 104,73% (2,06 mg / g) de colorant bleu de méthylène (0,2 g d’adsorbant et 20 ppm de solution de MB) a été éliminé pour CDN, CDG, CDHA et CDGHA respectivement. Dans un autre cas, les résultats de notre expérience ont montré que les métaux lourds comme l'ion nickel (II) avec une concentration de 50 ppm, étaient adsorbés à 98,89% (4,95 mg / g) pour CDN, 97,41% 4,87 mg / g) pour CDG, 97,91% (4,50 mg / g) pour l'ACHD et 100,01% (5,00 mg / g) pour les nanosponges CDGHA. De même, l'adsorption des ions fluorure (en utilisant 0,2 g d'adsorbant et 20 ml de solution de fluorure à 50 ppm) montre une élimination maximale à l'équilibre de 99,98% (19,30 mg / g), 100% (20,13 mg / g), 93,64% (19,55 mg / g) g) et 104,73% (20,95 mg / g) pour l'ACHD et le CDGHA respectivement. Par la suite, des études sur l'élimination d'E Coli ont montré une élimination de 83,75% en utilisant le nanosponge CDG. Le mécanisme par lequel ces nanosponges hybrides éliminent les différents polluants a été élucidé. Ces résultats ont clairement démontré l'affinité des nanosponges synthétisés à éliminer efficacement différentes classes de polluants de l'eau.