Blog

Jun 15, 2024

Comprendre l'adsorption du fluorure des eaux souterraines par l'alumine modifiée avec de l'alun à l'aide du modèle de complexation de surface PHREEQC

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 12307 (2023) Citer cet article 329 Accès aux détails des mesures Le fluorure est reconnu comme un ion vital pour la croissance humaine et animale en raison de son rôle critique.

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 12307 (2023) Citer cet article

329 Accès

Détails des métriques

Le fluorure est reconnu comme un ion vital pour la croissance humaine et animale en raison du rôle essentiel qu'il joue dans la prévention des problèmes squelettiques et dentaires. Cependant, lorsqu'il est ingéré à une concentration plus élevée, il peut provoquer une déminéralisation des dents et des os, entraînant une fluorose. Par conséquent, la production d'un matériau à haute capacité d'absorption et également rentable est nécessaire pour le traitement des fluorures. Dans cette étude, la feuille d’aluminium est valorisée en nanoparticules d’alumine. L'alumine ainsi préparée a été modifiée avec de l'alun dans deux rapports différents de 1:0,5 et 1:1 (alumine à alun p/p %) et ensuite utilisée comme adsorbants pour l'élimination du fluorure des eaux souterraines. Les adsorbants ont été caractérisés par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier, point de charge nulle et diffraction des rayons X. Différents facteurs qui influencent l'efficacité d'élimination des fluorures, tels que le pH, les concentrations initiales, le temps de contact et le dosage de l'adsorbant, ont été étudiés et optimisés à l'aide d'une solution de fluorure simulée. Les conditions optimales obtenues ont été utilisées pour tester de véritables eaux souterraines. Les conditions statiques de l’expérience ont été utilisées pour calibrer un modèle géochimique PHREEQC qui a ensuite été utilisé pour simuler la sorption du fluorure sur l’alumine modifiée dans différentes conditions. PHREEQC a également été couplé à un logiciel d'estimation de paramètres pour déterminer les constantes d'équilibre pour les réactions de surface entre les espèces fluorures et l'adsorbant de manière à ce que les simulations reflètent avec précision les résultats des expériences en laboratoire. Des études isothermes ont été réalisées sur les adsorbants. Les modèles non linéaires de Langmuir et de Freundlich s'adaptent bien aux données d'équilibre. Cependant, avec un coefficient de régression plus élevé et des valeurs de test du Chi carré faibles, le processus d’adsorption était davantage une chimisorption sur une surface monocouche. Des études cinétiques ont également été réalisées en utilisant les équations non linéaires des modèles de pseudo-premier ordre et de pseudo-second ordre. Le modèle de pseudo-second ordre s'adapte bien aux données d'équilibre. Le mécanisme d'adsorption des ions fluorure a également été étudié par le modèle de diffusion intraparticulaire (IP) et il a été constaté que l'IP n'était pas le facteur déterminant le taux et que, par conséquent, le mécanisme le plus plausible du processus de sorption était l'échange d'ions ou l'attraction d'ions fluorure vers la surface absorbante. Les résultats de cette recherche montrent que les déchets d'aluminium facilement disponibles pourraient être valorisés en un produit utile qui pourrait être utilisé pour éliminer le fluorure des échantillons d'eau, y compris les eaux souterraines, qui peuvent contenir trop de fluorure et présenter un risque pour la santé du grand public. .

Le fluorure est reconnu comme un élément vital pour la croissance humaine et animale en raison du rôle essentiel qu'il joue dans la prévention des problèmes squelettiques et dentaires. Cependant, lorsqu’il est ingéré à une concentration plus élevée, il peut provoquer une déminéralisation des dents et des os, entraînant une fluorose1. Le fluorure est l'un des ions cruciaux, outre le nitrate et l'arsenic, qui provoque un large éventail de problèmes de santé par exposition. La concentration maximale admissible recommandée dans l'eau potable par l'Organisation mondiale de la santé2 et la Ghana Standard Authority3 est de 1,5 mg/L.

Les problèmes de santé associés à l’ingestion d’eau potable contenant des concentrations plus élevées de fluorure sont en augmentation dans les pays en développement en raison du manque d’installations de traitement de l’eau adaptées4. Les sources naturelles de fluorure sont liées aux différents types de roches et d’activités volcaniques qui se manifestent dans ces zones. D'autres facteurs contributifs, tels que l'altération des roches et la minéralogie des bassins versants et des aquifères, expliquent également la concentration plus élevée de fluorure au sein d'une communauté spécifique5. La plupart des habitants de ces zones dépendent des eaux souterraines pour leur approvisionnement en eau.