Removal of Malachite Green by Poly(acrylamide-co-acrylic acid) Hydrogels: Analysis of Coulombic and Hydrogen Bond Donor–Acceptor Interactions

Abstract

La pollution de l'eau causée par les colorants constitue une menace importante pour la vie sur terre. Les hydrogels de poly(acrylamide-co-acrylique) sont largement utilisés pour traiter les eaux usées de divers polluants. Cette étude vise à examiner l'élimination du vert de malachite (MG), un colorant nocif et persistant qui pourrait causer des dommages environnementaux importants, d'une solution aqueuse en ajustant la concentration initiale d'acrylamide (AM) et le degré de réticulation du copolymère. Les hydrogels de copolymères éliminent efficacement la MG dans un court laps de temps. L'hydrogel le plus efficace a atteint un taux d'élimination supérieur à 96 %. Le copolymère composé de 4 % en poids de diacrylate de 1,6-hexanediol et d'une concentration de 100 mg/mL d'AM a été efficace. Le degré de gonflement a été affecté par la densité de réticulation comme prévu, avec des rapports de réticulation faibles entraînant un gonflement important et des rapports élevés entraînant un gonflement moindre. Pour évaluer les résultats, une approche de docking a été utilisée, qui a présenté trois modèles réticulés : faible, moyen et élevé. Le système copolymère-hydrogel de colorant présentait de solides interactions de liaison hydrogène, comme le confirment les quantités élevées de donneurs et d'accepteurs. Il a été déterminé que le MG contient six liaisons rotatives, ce qui lui permet de s'adapter et d'interagir avec les chaînes du copolymère. Le colorant et le copolymère améliorent la formation de liaisons H en fournissant respectivement deux donneurs de liaisons hydrogène et 16 accepteurs de liaisons hydrogène. En capitalisant sur les effets cationiques et anioniques, le système d'hydrogel MG/copolymère ionique améliore l'efficacité de la rétention en renforçant l'attraction entre les charges opposées. Il est intéressant de noter que le copolymère synthétisé est capable d'éliminer 96,4 % de MG des milieux aqueux en une heure de temps de contact.