Photodégradation catalytique d’un colorant cationique

Abstract

Ce travail avait pour but d’évaluer les performances de l’halloysite en tant que catalyseur. Comme réaction catalytique, nous avons choisi la photodégradation et la rhodamine comme réactif. Au préalable, l’halloysite a subit un traitement thermique à 600 °C suivi d’une attaque par le HCl à 5N. La calcination de l’halloysite, constituée principalement de SiO2 et Al2O3, à 600 °C conduit à la déshydroxylation c’est à dire au départ de l’eau de surface et interfoliaire. L’attaque acide provoque la désalumination de l’halloysite. L’elimination de l’aluminium engendre une augmentation du rapport Si/Al. Le solide obtenu nommé H600-5N possède une surface spécifique de 503 m2/g, ce paramètre joue un rôle important dans l’activité catalytique. La dégradation de la rhodamine B en absence de catalyseur n’a abouti à aucun résultat même à 6 heures de traitement. L’élimination de Rh-B en présence de H600-5N conduit à un taux de dégradation de 97% et ce à l’issu d’une heure seulement. L’effet de la concentration initiale sur la photocatalyse a montré que le taux de dégradation diminue lorsque la concentration augmente. Ce dernier diminue également lorsque le pH augmente de 2 à 11. Ainsi, un taux de dégradation de 99% a été obtenu pour une concentration initiale en colorant égal à 2,5 mg/L et un pH de 2. L’étude cinétique de dégradation a établi que le modèle de pseudo second ordre convient parfaitement aux données expérimentales. Ceci suggère que la vitesse de réaction n’est pas contrôlée uniquement par la variation de la concentration de la rhodamine B mais également celle des produits intermédiaires. Au final, l’emploi simultané de la photodégradation et des catalyseurs hétérogènes (H600-5N) permet de dégrader la rhodamine B et également réduire considérablement la durée de la dégradation. L’avantage de la photocatalyse est le fait qu’il y a une importante production de OH• provenant du rayonnement UV et du catalyseur. La présence de ces radicaux, en excès, explique la dégradation accélérée de la rhodamine B. ملخص: يهدف هذا العمل إلى تقييم أداء الهلوسيت كعامل مساعد. كرد فعل حفاز ، اخترنا التحلل الضوئي والرودامين كاشف. قبل ذلك ، خضع halloysite للمعالجة الحرارية عند 600 درجة مئوية تليها هجوم مع N5 HCl. يؤدي تكليس الهالوسيت ، الذي يتكون أساسًا من SiO2 و Al2O3 ، عند 600 درجة مئوية إلى نزع الهيدروكسيل ، أي بدءًا من السطح والمياه البينية. الهجوم الحمضي يسبب تعامل الهلوسيت. يؤدي التخلص من الألمنيوم إلى زيادة نسبة Si / Al. تحتوي المادة الصلبة التي تم الحصول عليها المسماة H600-5N على مساحة سطح محددة تبلغ 503 م 2 / جم ، تلعب هذه المعلمة دورًا مهمًا في النشاط الحفاز. لم ينتج عن تدهور رودامين ب في غياب المحفز أي نتيجة حتى عند 6 ساعات من العلاج. يؤدي التخلص من Rh-B في وجود H600-5N إلى معدل تدهور يبلغ 97٪ وهذا في نهاية ساعة واحدة فقط. أظهر تأثير التركيز الأولي على التحفيز الضوئي أن معدل التدهور يتناقص مع زيادة التركيز. هذا الأخير ينخفض عندما يزيد الرقم الهيدروجيني من 2 إلى 11. وهكذا ، تم الحصول على معدل تحلل بنسبة 99 ٪ لتركيز صبغة أولي يساوي 2.5 ملغم / لتر ودرجة الحموضة من 2. أثبتت دراسة التحلل الحركي أن نموذج الدرجة الثانية الزائف مناسب تمامًا للبيانات التجريبية. هذا يشير إلى أن معدل التفاعل لا يتم التحكم فيه فقط من خلال التباين في تركيز رودامين ب ولكن أيضًا تركيز المنتجات الوسيطة. في النهاية ، فإن الاستخدام المتزامن للتحلل الضوئي والمواد الحفازة غير المتجانسة (H600-5N) يجعل من الممكن تحلل رودامين ب وكذلك تقليل مدة التحلل بشكل كبير. تتمثل ميزة الحفز الضوئي في وجود إنتاج كبير لـ OH • من الأشعة فوق البنفسجية والمحفز. وجود هذه الجذور ، الزائد ، يفسر التدهور المتسارع للرودامين ب.