Des chercheurs de la North Carolina State University ont démontré qu’un polymère synthétique peut éliminer certains colorants de l’eau et que le polymère peut être récupéré et réutilisé. Les résultats offrent une nouvelle méthode potentielle pour nettoyer les eaux usées après leur utilisation par les textiles, les cosmétiques ou d’autres industries.
« Les colorants sont utilisés partout, y compris dans l’industrie textile, ainsi que dans les produits pharmaceutiques, les cosmétiques, le papier, le cuir et même dans les médicaments », a déclaré Januka Budhathoki-Uprety, auteur principal d’un article sur le travail et professeur adjoint d’ingénierie textile. , chimie et sciences à NC State. « Si ces contaminants ne sont pas correctement éliminés des eaux usées après la teinture et la finition, ils peuvent être une source importante de pollution environnementale et poser des risques pour la santé humaine. »
Dans l’étude publiée dans Matériaux polymères appliqués ACS, les chercheurs ont fabriqué un polymère synthétique appelé polycarbodiimide. Les chercheurs ont ensuite testé la capacité du matériau à nettoyer les eaux usées d’abord en le dissolvant dans un solvant, puis en le mélangeant avec de l’eau contaminée par des colorants. Ils ont testé la solution de polymère contre une série de 20 colorants anioniques, également appelés colorants acides, qui sont utilisés dans l’industrie textile. Pour les premières évaluations, les chercheurs ont effectué un test visuel à l’œil nu pour voir si le polymère fonctionnait. Les chercheurs ont ensuite quantifié à quel point le polymère éliminait le colorant à l’aide de la spectroscopie UV-Vis.
« Nous avons mélangé la solution de polymère et l’eau contaminée par le colorant afin que le polymère dans la solution puisse s’accrocher au colorant. Il s’agit d’une solution à deux phases, tout comme l’huile et l’eau. La partie polymère de la solution s’accroche aux colorants », dit Budhathoki-Uprety. « Ensuite, nous avons pu facilement séparer l’eau propre du mélange de solution contaminée en la vidant, comme pour la séparation de l’eau d’un mélange d’huile et d’eau. »
La solution de polymère a éliminé tous sauf quatre des 20 colorants acides qu’ils ont testés. De plus, ils ont trouvé qu’il était facile de récupérer le polymère en quelques minutes. Ils ont trouvé des caractéristiques des colorants – liées à leurs structures moléculaires – qui contribuaient à savoir si le polymère fonctionnait ou non.
« Nous avons découvert que la solution de polymère peut éliminer les colorants de l’eau contaminée, et nous pouvons récupérer le polymère et l’utiliser pour éliminer à nouveau le colorant de l’eau contaminée », a déclaré Budhathoki-Uprety.
Dans de futures études, les chercheurs envisagent de développer une bibliothèque de polymères qui auraient le potentiel de fonctionner avec plus de types de colorants. De plus, ils veulent développer un mécanisme plus pratique pour utiliser le polycarbodiimide pour nettoyer les eaux usées.
« Nous travaillons pour développer des matériaux qui peuvent faire le même travail sans avoir à utiliser le polymère dans la phase de solution », a déclaré Budhathoki-Uprety. « Si vous avez un déversement de colorant, vous ne voulez pas avoir à utiliser une solution inflammable, vous voulez un matériau solide plus facile à manipuler. »
Meghan Davis Lord et al, Polycarbodiimide pour l’élimination des colorants textiles de l’eau contaminée, Matériaux polymères appliqués ACS (2022). DOI : 10.1021/acsapm.2c00959