Oxydation de deux colorants pharmaceutiques par photolyse et photocatalyse dans un réacteur solaire en absence et en présence des catalyseurs et des additifs

Abstract

Dans le cadre de cette étude, nous avons investigué deux systèmes innovants, Solaire-L/chlore/TiO2et Solaire-L/TiO2/KPS/ Fe2+, dans le but de traiter deux colorants synthétiques, à savoir la Rhodamine B (RhB) et la Carmoisine Supra (CS). Le système Solaire-L/chlore a montré le processus de dégradation de la Rhodamine B (RhB) dans un environnement fortement basique (11) en utilisant le Solaire-L et le chlore. Il est apparu que ni la lumière solaire seule ni la chloration n'entraînaient de dégradation. En revanche, le processus Solaire-L/chlore s'est avéré efficace, permettant une élimination complète en seulement 30 minutes avec l'utilisation de 103 μM de ClO−. De plus, ce processus a entraîné une réduction significative de la COT, soit 60 % après 120 minutes et 80 % après 240 minutes. Ces résultats suggèrent que les espèces •OH/O•− et les espèces réactives de chlore (ERC) ont participé au processus de dégradation. Les performances du processus se sont améliorées avec la diminution de la concentration initiale du colorant et l'augmentation de la température. L'ajout d'un photocatalyseur TiO2 au système Solaire-L/chlore a amélioré l'efficacité de dégradation de la RhB de plus de 30 %. Il a été constaté que ni l'adsorption (sur TiO2) ni la photolyse Solaire-L/TiO2 n'ont contribué à l'élimination du colorant par le système Solaire-L/TiO2. Au contraire, l'amélioration associée au système Solaire-L/chlore/TiO2 a été liée à la participation de l'hypochlorite aux réactions photocatalytiques à la surface du catalyseur. Une discussion approfondie de l'effet du TiO2 a été menée en fonction des propriétés physico-chimiques de la RhB et du catalyseur TiO2 par rapport au pH de la solution. Le deuxième Système Solaire-L/TiO2/KPS/ Fe2+ a exploré la dégradation du colorant Carmoisine Supra (CS) en utilisant un système combinant quatre procédés : Solaire-L, TiO2, KPS et Fe2+. Les principaux résultats indiquent que l'absence d'irradiation UV-visible entraîne une dégradation quasi-nulle pour les procédés KPS seul, TiO2 seul et Fe2+ seul, alors qu’une amélioration significative est observée lorsqu'ils sont combinés avec le procédé Solaire-L. La vitesse initiale de dégradation de CS augmente avec l’augmentation de la quantité de TiO2, la quantité optimale est de 1 g/L, et elle est proportionnelle à la concentration initiale en CS. Le pH 4 est favorable à la dégradation de CS, tandis que l'ajout d'ions S2O82- à une concentration optimale de 0,65 g/L accélère le processus. La présence d'ions Fe2+ active la décomposition de S2O82‾ en SO4‾● et de H2O2 en HO● et OH‾, favorisant ainsi l’oxydation de CS. De plus, la présence de piégeurs de radicaux, tels que le Phénol et le Propanol-2, confirme leur rôle dans la dégradation de CS. Il est également noté que la dégradation de CS est moins efficace dans des milieux d'eau minérale et d'eau de mer par rapport à l'eau distillée.