Article Dans Une Revue Gels Année : 2023

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

Résumé

Water pollution caused by dyes poses a significant threat to life on earth. Poly(acrylamide-co-acrylic acid) hydrogels are widely used to treat wastewater from various pollutants. This study aims to examine the removal of malachite green (MG), a harmful and persistent dye that could cause extensive environmental damage, from an aqueous solution by adjusting the initial concentration of acrylamide (AM) and the degree of copolymer crosslinking. The copolymer hydrogels efficiently eliminate MG in a brief timeframe. The most successful hydrogel accomplished a removal rate exceeding 96%. The copolymer of 4 wt % 1,6-hexanediol diacrylate and a concentration of 100 mg/mL AM was effective. The degree of swelling was affected by crosslinking density as expected, with low crosslinking ratios resulting in significant swelling and high ratios resulting in less swelling. To evaluate the results, a docking approach was used which presented three crosslinked models: low, medium, and high. The copolymer–dye hydrogel system displayed robust hydrogen bonding interactions, as confirmed by the high quantities of both donors and acceptors. It was determined that MG contains six rotatable bonds, enabling it to adapt and interact with the copolymer chains. The dye and copolymer enhance H-bond formation by providing two hydrogen bond donors and 16 hydrogen bond acceptors, respectively. Through capitalizing on cationic and anionic effects, the ionic MG/copolymer hydrogel system improves retention efficiency by enhancing attraction between opposing charges. It is interesting to note that the synthesized copolymer is able to remove 96.4% of MG from aqueous media within one hour of contact time.
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.

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Salah Hamri, Bouchra Bouzi, Djahida Lerari, Fayçal Dergal, Tewfik Bouchaour, et al.. Removal of Malachite Green by Poly(acrylamide-co-acrylic acid) Hydrogels: Analysis of Coulombic and Hydrogen Bond Donor–Acceptor Interactions. Gels, 2023, Gels, 9 (12), pp.946. ⟨10.3390/gels9120946⟩. ⟨hal-04804685⟩
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