Cleaning of Wastewater Using Crosslinked Poly(Acrylamide-co-Acrylic Acid) Hydrogels: Analysis of Rotatable Bonds, Binding Energy and Hydrogen Bonding

Abstract

Le rejet d'eaux usées non traitées, souvent contaminées par des substances nocives, telles que des colorants utilisés industriellement, peut entraîner des risques pour l'environnement et la santé. Parmi diverses techniques, l'adsorption de colorants, à l'aide de réseaux tridimensionnels (3D) constitués de polymères hydrophiles (hydrogels), représente une méthode de remédiation peu coûteuse, propre et efficace. Trois colorants utilisés industriellement, le bleu de méthylène, l'éosine et le rose bengale, ont été sélectionnés comme modèles de polluants. Des réseaux poly(acrylamide) (poly(AM)) et poly(acrylamide-co-acide acrylique) (poly(AM-co-AA)) ont été choisis comme matériaux adsorbants (hydrogels). Ces polymères ont été synthétisés par réticulation de la photopolymérisation de leur(s) monomère(s) respectif(s) en milieu aqueux sous exposition à la lumière UV. Les mesures expérimentales d'adsorption ont révélé des absorptions de colorant sensiblement plus élevées pour le poly(AM-co-AA) par rapport aux hydrogels poly(AM). Dans ce rapport, un modèle théorique basé sur des simulations d'amarrage a été appliqué pour analyser la conformation des polymères et des polluants afin d'étudier certains aspects du processus d'adsorption. En particulier, les interactions hydrogène et halogène ont été étudiées. La présence d'une forte liaison hydrogène joue un rôle crucial dans la rétention des colorants, tandis que la liaison halogène a un effet faible ou négligeable sur l'adsorption. Une évaluation des énergies de liaison nous a permis d'obtenir des informations sur le degré d'affinité entre les polymères et les colorants. Le nombre de liaisons rotatives dans le copolymère dépasse celui du poly(AM), ce qui signifie que le poly(AM-co-AA) se révèle plus adapté pour obtenir un taux de rétention élevé des polluants.