Nanosphères de kaolinite à structure hiérarchique : Performance d'adsorption supérieure du bleu de méthylène

Résumé

Des nanosphères de kaolinite à structure hiérarchique ont été synthétisées via une technique de déshydratation-réhydratation par voie calcinée-hydrothermale. La microstructure des échantillons a été caractérisée et analysée par diverses techniques. Les résultats montrent qu'après traitement hydrothermal, les particules de kaolinite pseudo-hexagonales en couches se transforment en nanosphères à structure hiérarchique. Les structures hiérarchiques présentent une grande surface spécifique de 157,1 m² g⁻¹ et une distribution de taille mésoporeuse étroite. Les propriétés d'adsorption des nanosphères de kaolinite ont été systématiquement étudiées par l'élimination du bleu de méthylène (BM) de l'eau. Il a été constaté que les nanosphères peuvent adsorber rapidement le BM avec une capacité d'adsorption plus élevée (184,9 mg/g), et les données d'adsorption suivent le modèle d'isotherme de Langmuir et le modèle cinétique du pseudo-second ordre. De plus, l'adsorbant peut être régénéré par lavage avec une solution méthanol-HCl et montre une efficacité d'élimination de plus de 95 % jusqu'à 4 cycles.

Introduction

Les colorants sont des composés aromatiques synthétiques largement utilisés dans les industries textile, cuir, papier, plastique et autres. Avec le développement de l'industrie, la pollution de l'eau a été réalisée et est progressivement devenue l'une des préoccupations les plus graves de l'ère actuelle. De nombreuses méthodes de remédiation des eaux polluées incluent la floculation, la précipitation, l'échange d'ions, la filtration membranaire, la destruction électrochimique, l'irradiation et l'ozonation. L'adsorption a longtemps été considérée comme une approche hautement efficace pour le contrôle de la pollution, et divers adsorbants tels que les charbons actifs, les cendres volantes, les minéraux d'argile et les oxydes métalliques ont été développés pour l'élimination des contaminants des eaux usées.

La kaolinite (Kaol) de formule chimique Al₂Si₂O₅(OH)₄ est un phyllosilicate dioctaédrique 1:1 formé par superposition de feuilles tétraédriques de silicium et de feuilles octaédriques d'aluminium. Basée sur sa disponibilité abondante, son faible coût et sa structure spéciale, la Kaol a attiré beaucoup d'attention d'un point de vue environnemental comme adsorbant prometteur à faible coût. Cependant, la Kaol brute présente une capacité de sorption relativement faible en raison de la faible réactivité et de la surface spécifique. Les chercheurs ont prouvé que les nanomatériaux et les nanotechnologies ont façonné le processus de traitement des eaux usées sans précédent. Afin d'augmenter la réactivité et la surface spécifique de la Kaol, diverses méthodes telles que la modification organique, l'activation acide ou alcaline, la délamination et l'exfoliation ont été développées. Cependant, en raison de l'espace inter-couches inaccessible de la kaolinite, ces méthodes nécessitent beaucoup d'agents chimiques et des étapes répétées d'intercalation-déintercalation ou de déplacement d'intercalation de la Kaol pendant des jours ou des semaines pour obtenir des nanoparticules de Kaol. Dans la nature, les minéraux d'argile du groupe kaolin sont formés par altération hydrothermale ou processus d'altération. Beaucoup d'intérêt a été porté à la formation de minéraux Kaol en utilisant des gels aluminosilicatés comme matériau de départ en laboratoire. Une découverte intéressante est que le Kaol formé hydrothermalement présente diverses morphologies nanostructurées. De plus, certains minéraux d'argile nanostructurés tels que l'hydrosodalite, la néphéline, l'illite, les minéraux d'argile dopés au métal et la tobélite ont été fabriqués par technologie hydrothermale en utilisant de la kaolinite combinée avec de l'acide silicique, du nitrate d'aluminium, NaOH, KOH ou solution NH₃.

Inspirés par les recherches ci-dessus, nous proposons une technique combinée calcinée-hydrothermale pour préparer des nanosphères à structure hiérarchique en utilisant la Kaol comme matériau de départ sans utiliser d'agent chimique. Les matériaux obtenus présentent une superstructure unique de kaolinite de type grenade (notée PS-Kaol) composée de nombreuses nanosphères de kaolinite avec une grande surface spécifique et des mésopores abondants. De plus, la performance d'adsorption du PS-Kaol a été mesurée par l'élimination du bleu de méthylène (BM) de l'eau.

Matériaux et Méthodes

Objectifs de l'étude

Pour augmenter significativement la surface spécifique de la kaolinite et améliorer sa capacité de sorption des colorants de l'eau, des nanosphères de kaolinite à structure hiérarchique ont été préparées par une technique combinée calcinée-hydrothermale respectueuse de l'environnement sans aucun agent chimique. Pour évaluer préliminairement son pouvoir absorbant, la performance d'adsorption du PS-Kaol a été mesurée par l'élimination du BM de l'eau.

Matériaux

L'échantillon utilisé dans cette étude était la kaolinite naturelle de la province du Guangxi en Chine. Sa composition chimique en % massique est SiO₂ 49,52, Al₂O₃ 35,62, Fe₂O₃ 0,62, MgO 0,23, CaO 0,41, Na₂O 0,36, K₂O 0,10, TiO₂ 0,12, P₂O₅ 0,86, SO₃ 0,07, et perte au feu 12,09. Le BM a été obtenu de Tianjin ShengAo Chemical Reagents Company. C'est un colorant cationique, avec la formule moléculaire C₁₆H₁₈ClN₃S·3H₂O, une masse molaire de 373,90 g mol⁻¹, et une absorbance maximale égale à 664 nm. Le méthanol et le HCl ont été achetés auprès de Beijing Chemical Reagents Company, Chine. L'eau distillée a été utilisée dans toutes les expériences.

Préparation des nanosphères de kaolinite hiérarchiques

Les échantillons bruts de Kaolin ont été purifiés par sédimentation dans l'eau pour éliminer les résidus sédimentés, puis la boue en suspension a été séchée par pulvérisation pour former une agrégation de kaolinite en forme de boule. Les poudres de Kaol purifiées ont ensuite été calcinées à 600 °C pendant 2 h dans un four muflé sous environnement d'air pour obtenir de la Kaol calcinée (notée C-Kaol). Pendant ce traitement calciné, la Kaol subit une modification importante et devient beaucoup plus réactive. La Kaol activée est un matériau de départ important pour le traitement hydrothermal suivi. Typiquement, 5 g de C-Kaol et 60 ml d'eau distillée ont été mélangés et agités vigoureusement pendant 30 min. Ensuite, ce mélange a été transféré dans un autoclave en acier inoxydable revêtu de Teflon de 100 ml et traité hydrothermalement à 200 °C sous agitation magnétique pendant 48 h et refroidi à température ambiante. Finalement, le produit final a été collecté par centrifugation et séché à 100 °C pendant 10 h.

Caractérisation

Les morphologies et structures des échantillons ont été observées par microscopie électronique à balayage (HSEM Hitachi, SU8020) et microscopie électronique à transmission (TEM, JEM1200EX), respectivement. Les diagrammes XRD ont été enregistrés en utilisant un instrument Bruker D8 avec une cible en cuivre. Les spectres infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR) ont été enregistrés en pastilles KBr avec une résolution de 2 cm⁻¹ sur un spectromètre Bruker Tensor 27. La spectroscopie photoélectronique aux rayons X (XPS) a été réalisée sur un spectromètre Thermo escalab 250Xi. L'isotherme d'adsorption-désorption d'azote a été prise avec un analyseur Autosorb-iQ-MP (Quanta Chrome, USA).

Expériences d'adsorption

La capacité d'adsorption des échantillons a été évaluée en utilisant le BM comme indicateur typique. Une série d'expériences d'adsorption avec temps de contact variable, pH, concentration initiale de BM, et recyclage ont été menées pour investiguer la capacité d'adsorption des adsorbants. Typiquement, 100 mg d'adsorbant était mélangé avec 100 ml de solution aqueuse de BM à diverses concentrations dans un bécher conique de 250 ml par agitation magnétique à 25 °C pendant un certain temps. L'influence du temps de contact a été testée de 5 à 120 min (à 25 °C, pH initial ~ 6,5, BM 100 mg/L). Pour évaluer l'effet du pH, la plage de 2 à 12 a été sélectionnée (temps de contact : 12 h à 25 °C, BM 100 mg/L) et le pH de la solution a été ajusté en ajoutant HCl et NaOH (0,1 mol L⁻¹). Les concentrations de 50, 80, 100, 150, 200, 300 et 400 mg/L ont été sélectionnées pour étudier les effets de la concentration initiale de BM (à 25 °C, pH initial sans ajustement, 12 h). Afin d'investiguer la recyclabilité des adsorbants, les poudres ont été collectées ; après cela, l'adsorption a atteint l'équilibre dans la solution de BM à 100 mg/L à 25 °C et pH initial. Ensuite, ils ont été lavés avec la solution mélangée méthanol-HCl pour la désorption. Après séparation et séchage, les échantillons ont été réutilisés pour adsorber le BM. Le processus de régénération et de résorption a été répété quatre cycles successifs. Pour chaque test d'adsorption, la solution a été prélevée et centrifugée pour éliminer l'adsorbant. Le surnageant de la solution centrifugée a été analysé par un analyseur de qualité d'eau DR2800 (HACH, Amérique). La performance d'adsorption est évaluée en utilisant les expressions suivantes :

Pourcentage d'adsorption = (C₀ - Cₑ)/C₀ × 100%

qₑ (mg/g) = (C₀ - Cₑ)V/m

qₜ (mg/g) = (C₀ - Cₜ)V/m

où C₀ (mg/L) est la concentration initiale de BM, Cₑ (mg/L) est la concentration de BM à l'équilibre, Cₜ (mg/L) est la concentration de BM dans la solution aqueuse au temps t (min), qₑ (mg/g) est la capacité d'adsorption à l'équilibre, qₜ (mg/g) est la capacité d'adsorption au temps t (min), V (L) est le volume de la solution, et m (g) est la masse de l'adsorbant.

Résultats et Discussion

Caractérisation des matériaux

La figure 1a affiche les diagrammes XRD des échantillons préparés, qui sont la Kaol, C-Kaol, et PS-Kaol, respectivement. Pour le C-Kaol, les pics de diffraction ont presque disparu, et sont remplacés par un fond large qui est la caractéristique de la métakaolinite. Après traitement hydrothermal à 200 °C pendant 48 h, les réflexions (001), (020) et (110) réapparaissent clairement ce qui illustre que la métakaolinite est réhydratée et transformée à nouveau en Kaol. Cependant, les réflexions dans la gamme de 30–40° (2θ) de PS-Kaol sont larges comparées à la Kaol, indiquant que PS-Kaol est mal cristallisé.

La figure 1b montre les spectres FTIR de la kaolinite originale, C-Kaol, et PS-Kaol. En comparaison avec le spectre de la kaolinite originale, les pics d'hydroxyle dans la gamme 3700–3600 cm⁻¹ sont invisibles pour le C-Kaol, et les bandes liées aux vibrations Si-O dans les gammes 1110–1000 cm⁻¹ étaient visiblement élargies. Les bandes de vibration Al-O-Si à 795, 750 cm⁻¹ sont également élargies et le pic d'aluminium octaédrique à 912 cm⁻¹ a disparu. Ces résultats indiquent que la kaolinite a totalement changé en métakaolinite amorphe après 2 h de calcination à 600 °C. Alors qu'après traitement hydrothermal, une large bande de groupes hydroxyle dans 3700–3600 cm⁻¹ est apparue pour le PS-Kaol. De plus, la bande élargie des vibrations Si-O devient plus nette et l'aluminium octaédrique à 912 cm⁻¹ réapparaît comparé au C-Kaol. Les changements ci-dessus pour la Kaol, C-Kaol, et PS-Kaol révèlent qu'après traitement hydrothermal, la métakaolinite calcinée est réhydratée et quelque peu revenue à la kaolinite avec une faible cristallisation.

Pour caractériser davantage la propriété de surface des échantillons préparés, l'énergie de liaison de Al₂p et Si₂p pour Kaol, C-Kaol, et PS-Kaol ont été déterminées par XPS (Fig. 1c, d). La structure chimique observée de Si et Al dans les échantillons a changé après calcination et traitement hydrothermal. L'énergie de liaison de Si₂p et Al₂p du C-Kaol sont augmentées de 0,16 et 0,67 eV comparé à celle de Kaol, respectivement. Après traitement hydrothermal, l'énergie de liaison de Al₂p reste presque la même que celle du C-Kaol, tandis que Si₂p augmente encore de 0,26 eV. Ces résultats montrent que l'environnement chimique de Al et Si sont changés sous le traitement calciné et hydrothermal. Les rapports de surface Si₂p/Al₂p et les rapports atomiques Si/Al correspondants obtenus pour tous les échantillons sont listés en Fig. 1c, d. Notez que les deux rapports pour C-Kaol sont assez similaires à ceux de Kaol. Cela illustre que le traitement calciné ne change pas la distribution de Si et Al sur la surface des échantillons. Alors qu'une diminution remarquable est trouvée dans les rapports atomiques Si/Al et les rapports de surface Si₂p/Al₂p de PS-Kaol (1,05 et 1,68) par rapport à ceux de Kaol (1,12 et 1,78). Cela suggère que le traitement hydrothermal favorise un enrichissement en aluminium de la surface de la kaolinite. Certaines recherches ont observé le même phénomène lorsque le gangue de charbon était modifié par broyage mécanique, et ont proposé que cette nouvelle surface enrichie en aluminium présentait une réactivité chimique améliorée.

Les morphologies de Kaol et PS-Kaol mesurées par MEB et TEM sont présentées en Fig. 2. L'agrégation de Kaol séchée par pulvérisation montre une structure de microsphères avec un diamètre de ~ 10 μm (Fig. 2a), qui consiste en de nombreuses particules de couches pseudo-hexagonales (Fig. 2b). Il y a beaucoup d'espace inter-particules dans les microsphères de Kaol qui permettent aux molécules d'eau de passer facilement à travers toute la microsphère. Pour les échantillons calcinés, la morphologie est presque la même que la Kaol séchée par pulvérisation (non listée ici). Pendant le traitement calciné, l'Al dans la feuille octaédrique change d'une coordination six à quatre, tandis que le Si reste en coordination quatre dans la feuille tétraédrique, et la Kaol conserve sa structure en couches. Après traitement hydrothermal, le C-Kaol a changé en microsphères de structure de type grenade. La figure 2c, d montre l'image complète du PS-Kaol avec un diamètre de ~ 10 μm qui est presque le même que le diamètre de l'agrégation de Kaol. L'image MEB (Fig. 2e) avec un grossissement plus élevé montre des informations détaillées que le PS-Kaol est constitué de nombreuses nanosphères. Ces nanosphères avec un contour bien défini se coalisent ensemble et forment des pores à l'intérieur de la super-particule de type grenade. Ces résultats illustrent que les particules de Kaol en couches pseudo-hexagonales se transforment en nanosphères sans effondrement des microsphères d'agrégation séchées par pulvérisation sous le traitement hydrothermal. Les résultats XRD ont révélé que ces nanosphères étaient de la Kaol (Fig. 1), et d'autres études ont également reconnu ce type de sphères comme de la Kaol. D'après les micrographies TEM (Fig. 2f–h), il a été observé que ces nanosphères avec un diamètre moyen de 20 nm étaient construites avec des feuillets ultraminces. La figure 2h a révélé les feuillets ultraminces s'enroulant autour des nanosphères. Ces résultats impliquent que les nanosphères de kaolinite sont formées par les feuillets minces de kaolinite agrégés et croissant avec le recouvrement continu de feuillets minces. Certains chercheurs ont souligné que la formation de kaolinite suivait un processus dissolution-précipitation. Dans le présent article, la formation de PS-Kaol peut obéir au processus suivant. Premièrement, les particules pseudo-hexagonales de Kaol étaient agrégées pour former une agrégation en boule pendant le séchage par pulvérisation et étaient activées par le traitement calciné suivi. Les particules en plaques de C-Kaol étaient dissoutes sous traitement hydrothermal et précipitées in situ pour former des feuillets ultraminces. Ensuite, les feuillets croissants étaient transformés en particules sphériques en raison de la tension de l'eau.

La surface spécifique et la structure des pores de Kaol, C-Kaol, et PS-Kaol sont investiguées par adsorption-désorption d'azote, et les résultats sont montrés en Fig. 3. On peut voir que l'isotherme de Kaol est très similaire à une isotherme de type II indiquant que Kaol est un agrégat macroporeux. Après calcination, l'isotherme de C-Kaol est presque la même que celle de Kaol. Cependant, le traitement hydrothermal montre un fort effet sur la structure des échantillons résultants. La quantité d'adsorption de N₂ pour le PS-Kaol est fortement augmentée. L'isotherme d'adsorption-désorption d'azote de PS-Kaol montre une caractéristique de type IV avec une boucle d'hystérésis apparente à une pression relative variant de 0,40 à 0,99, suggérant la présence de mésopores abondants. Les courbes de distribution de taille des pores (Fig. 3b) des échantillons évaluées en utilisant le modèle de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT) montrent une distribution de taille des pores dans la région de 2,0–10,0 nm avec un pic maximum à 5,0 nm. La surface spécifique BET pour le PS-Kaol est de 157,1 m² g⁻¹, ce qui est beaucoup plus élevé que celui de Kaol (29,3 m² g⁻¹) et C-Kaol (27,5 m² g⁻¹).

Performance d'adsorption du BM

Influence du temps de contact

La capacité d'adsorption des échantillons a été évaluée en utilisant le BM comme indicateur typique. La figure 4a montre l'évolution du BM avec le temps de contact. Le taux d'élimination du BM des solutions aqueuses par PS-Kaol a rapidement atteint plus de 92 % en seulement 5 min, puis a légèrement augmenté avec le temps de contact et a atteint 99,1 % pour 120 min. Pour Kaol, le taux d'élimination le plus élevé (57,6 %) a été atteint à 10 min, puis a légèrement réduit à 52,3 % avec l'allongement du temps de contact. Pour C-Kaol, le taux d'élimination le plus élevé (38,1 %) a été atteint à 30 min et puis a fortement réduit à 16,1 % avec le temps de contact accru. Ces résultats de comparaison ont montré que le traitement hydrothermal a grandement amélioré la capacité d'adsorption du PS-Kaol et augmenté l'affection d'adhésion entre la surface des particules PS-Kaol et les molécules de BM.

Influence du pH

Comme montré en Fig. 4b, l'efficacité d'absorption du PS-Kaol pour le BM a augmenté de 95,10 à 99,15 % avec l'augmentation de la valeur du pH de 2 à 12. Des observations similaires ont été rapportées sur l'adsorption du BM sur argile mésoporeuse modifiée et kaolin. L'effet du pH sur l'adsorption du colorant peut être expliqué par l'interaction électrostatique entre l'adsorbant et les molécules de colorant. Le BM est un colorant cationique bien connu et avec une charge positive en solution, tandis que la charge de surface de la kaolinite est fortement influencée par le pH de la solution. Pour la kaolinite, à mesure que le pH de la solution augmente, le nombre de sites chargés négativement augmente et le nombre de sites chargés positivement diminue. Par conséquent, l'étendue des colorants adsorbés sur la kaolinite tend à augmenter avec l'augmentation des valeurs de pH. Pour PS-Kaol, l'efficacité d'absorption pour le BM augmente également avec l'augmentation des valeurs de pH, alors que pendant la large gamme de pH (de 2 à 12), l'efficacité d'absorption pour le BM est juste légèrement augmentée de 95,10 à 99,15 %. Des résultats similaires ont été obtenus pour l'élimination du BM par kaolinite traitée à l'acide. Ce comportement d'adsorption du PS-Kaol à divers pH suggère qu'il peut être potentiellement appliqué dans une large gamme de pH.

Influence de la concentration initiale de BM

L'effet d'une concentration initiale de colorant sur l'adsorption du colorant BM a été déterminé en préparant différentes concentrations de colorant de 50 à 400 mg/L. Les isothermes de sorption obtenues (Fig. 4c) révèlent que la capacité d'adsorption du BM augmente fortement de 49,8 à 184,9 mg/g indiquant un potentiel significatif de PS-Kaol pour l'adsorption de colorants cationiques. De plus, la Fig. 4d montre que l'efficacité d'absorption du PS-Kaol dépasse 96 % aux concentrations initiales de BM variant de 50 à 150 mg/L et puis tombe lentement à la valeur (46 %) à 400 mg/L, suggérant l'applicabilité élevée du PS-Kaol dans une large gamme de concentration de BM dans les eaux usées.

Modèles cinétiques et d'isotherme d'adsorption

Pour investiguer davantage les caractéristiques d'adsorption du PS-Kaol envers le colorant BM, les modèles cinétiques (pseudo-premier ordre et pseudo-second ordre) et d'isotherme (équations de Langmuir et Freundlich) sont proposés selon les données expérimentales (Fig. 4). Les équations correspondantes sont données :

Pseudo-premier ordre : ln(qₑ - qₜ) = ln qₑ - K₁t

Pseudo-second ordre : t/qₜ = 1/(K₂qₑ²) + t/qₑ

Langmuir : Cₑ/qₑ = 1/(K_L q_m) + Cₑ/q_m

Freundlich : ln qₑ = ln K_F + (1/n) ln Cₑ

où K₁ (min⁻¹) et K₂ (g/mg/min) sont les constantes de vitesse du pseudo-premier ordre et pseudo-second ordre, respectivement. q_m (mg/g) et K_L (L/mg) sont les coefficients d'isotherme de Langmuir ; K_F (mg/g) et n sont les constantes de Freundlich.

La cinétique d'adsorption a été réalisée pour évaluer le taux et le mécanisme de transfert des molécules de colorant de la solution liquide sur la surface du PS-Kaol. Les données et ajustements des modèles cinétiques pseudo-premier ordre et pseudo-second ordre étaient montrés en Fig. 5a, b, respectivement. Les valeurs de R² des modèles pseudo-premier ordre et pseudo-second ordre étaient 0,54 et 0,999, respectivement. De plus, les valeurs de qₑ,cal (99,21) pour les modèles pseudo-second ordre apparaissaient également très proches des valeurs observées expérimentalement de qₑ,exp. (99,2). Ces résultats montrent évidemment que l'adsorption du BM sur PS-Kaol est dominée par le mécanisme d'adsorption pseudo-second ordre, et indiquent la nature chimisorption du BM sur la surface du PS-Kaol. La constante de vitesse d'adsorption K₂ du PS-Kaol envers le BM est de 0,037 g/(mg min) selon le modèle cinétique pseudo-second ordre.

Les modèles d'isotherme de Langmuir et Freundlich ont été utilisés pour l'analyse d'adsorption et les résultats d'ajustement linéaire ont été affichés en Fig. 5c, d, respectivement. Les données s'ajustent mieux à l'isotherme de Langmuir avec un coefficient de corrélation R² de 0,999 (Fig. 5c) qu'à l'isotherme de Freundlich avec un coefficient de corrélation de 0,892 (Fig. 5d), indiquant l'adsorption en monocouche du BM sur la surface du PS-Kaol. La valeur q_m du BM sur PS-Kaol était de 185,87 mg/g, proche des données expérimentales (184,9 mg/g). Basé sur la caractérisation, la performance d'adsorption, et l'analyse des modèles d'isotherme et cinétique d'adsorption, la propriété d'adsorption améliorée du PS-Kaol pourrait être attribuée à la propriété de surface spécifique hautement améliorée. De plus, la structure mésoporeuse hiérarchique des nanoparticules était également utile à la diffusion et au transport des molécules de BM (Fig. 3).

La potentialité de réutilisation de l'adsorbant est un facteur significatif pour ses utilisations pratiques. Les polluants attachés pourraient être déplacés en insérant des molécules de solvant appropriées. Dans cette étude, le PS-Kaol utilisé a été régénéré par le lavage avec une solution de méthanol contenant 0,1 mM HCl pour la prochaine adsorption. Comme on peut l'observer en Fig. 6a, après 4 cycles, l'efficacité d'absorption de l'adsorbant a légèrement réduit comparée à l'efficacité d'élimination 99,1 % du PS-Kaol original, et l'élimination du colorant après 1 et 4 cycles était de 98,09 % et 94,61 %, respectivement. Donc, avec l'augmentation des cycles de régénération, la capacité d'adsorption récupérée diminuait progressivement. Comme illustré en Fig. 6b, après adsorption du colorant BM, la couleur blanche du PS-Kao a changé en bleu foncé, et l'eau contaminée a été remédiée en eau propre. Le PS-Kao bleu foncé utilisé a été régénéré par le déplacement du colorant BM par lavage avec solution méthanol + HCl et a changé en couleur bleu clair. Cela impliquait que les colorants BM adsorbés n'étaient pas complètement déplacés par le lavage au solvant, et était la raison de la capacité d'adsorption diminuée progressivement du PS-Kao recyclé. Certains chercheurs ont également observé la diminution successive de la capacité d'adsorption lors du recyclage de l'adsorbant par la méthode de lavage au solvant. Ici, le résultat intéressant est que la régénération par désorption au solvant de l'adsorbant PS-Kaol pouvait retenir l'efficacité d'élimination élevée (récupérée plus de 95 % de la capacité d'adsorption) pendant quatre cycles successifs. Par conséquent, le PS-Kaol avec une excellente performance d'adsorption et propriété de régénération peut être efficacement employé pour l'élimination des colorants des eaux usées.

Conclusions

En résumé, des structures hiérarchiques de Kaol de type grenade ont été préparées avec succès par approche calcinée-hydrothermale en utilisant de la kaolinite purifiée comme matériau de départ. Les résultats obtenus indiquent que les particules en plaques de C-Kaol sont dissoutes sous condition hydrothermale et précipitées en feuillets ultraminces qui s'agrègent pour former des nanosphères de Kaol en raison de la tension de l'eau. Le PS-Kaol avec une grande surface spécifique et des mésopores abondants montre une excellente performance d'adsorption avec une haute efficacité d'absorption pour le BM sous de larges conditions de pH, une cinétique de sorption rapide, et une régénération efficace de l'adsorbant. Ainsi, le PS-Kaol montre de bonnes perspectives d'application pour les traitements des eaux usées et la remédiation environnementale. Cela fournit également une technique de taille respectueuse de l'environnement pour préparer des matériaux nanostructurés fonctionnels à base d'argile.