Efficient adsorption of dyes from aqueous solution by poly(vinyl alcohol-co-ethylene) nanofibre membranes modified with B-cyclodextrin / Wen Wang in COLORATION TECHNOLOGY, Vol. 135, N° 3 (06/2019)  

[article]  inCOLORATION TECHNOLOGY > Vol. 135, N° 3 (06/2019) . - p. 244-249 Titre : Efficient adsorption of dyes from aqueous solution by poly(vinyl alcohol-co-ethylene) nanofibre membranes modified with B-cyclodextrin Type de document : texte imprimé Auteurs : Wen Wang, Auteur ; Zhuizhui Fan, Auteur ; Qing Zhu, Auteur ; Mufang Li, Auteur ; Ke Liu, Auteur ; Kelu Yan, Auteur ; Dong Wang, Auteur Année de publication : 2019 Article en page(s) : p. 244-249 Note générale : Bibliogr. Langues : Anglais (eng) Catégories : Caractérisation Colorants -- Adsorption Copolymère éthylène alcool de vinyle C'est aujourd'hui le matériau le plus utilisé dans l'emballage rigide alimentaire. Il peut être utilisé avec des matériaux de structure comme le polyéthylène, polypropylène ou polystyrène. Ce copolymère présente une excellente imperméabilité à l'oxygène, au gaz carbonique et aux arômes, à condition de protéger de l'influence de l'humidité qui fait chuter fortement ses performances. Pour palier cet inconvénient, il est souvent pris en sandwich dans des structures multicouches à base de polyoléfines PE ou PP peu sensibles à l'humidité. Il est utilisé pour les emballages de compotes, jus de fruits, fromages, sauces, crèmes et yaourts, mayonnaise, sauce tomate... Cyclodextrine Une cyclodextrine (dite parfois cycloamylose) est une molécule-cage ou cage moléculaire d’origine naturelle qui permet d’encapsuler diverses molécules. Les cyclodextrines se rencontrent aujourd'hui dans un grand nombre de produits agroalimentaires et pharmaceutiques et sont donc l’objet de nombreuses recherches scientifiques. Une cyclodextrine est un oligomère (oligosaccharide) cyclique composé de n chaînons glucopyranose C6H10O5 liés en α-(1,4), d’où la formule brute (C6H10O5)n. Pour les cyclodextrines typiques les valeurs de n sont égales à 6, 7 ou 8. Mais d'autres cyclodextrines ont des valeurs de n plus élevées, de l'ordre de 10 à 30 ou même plus. Les plus grandes de ces molécules sont dites "cyclodextrines géantes", et perdent les propriétés de molécules-cages. Comme c'est le cas en langue anglaise3 il semble raisonnable de réserver le terme de cycloamyloses à ces cyclodextrines qui tendent à se rapprocher de l'amylose. Cet oligomère en chaîne ouverte possède un grand nombre n de chaînons C6H10O5. On note l'analogie de structure entre : d'une part les trois cyclodextrines typiques et l'amylose, et d'autre part les trois cycloalcanes (CH2)n avec n = 6, 7 ou 8 et le polyéthylène (CH2)n avec n très grand. Trois familles sont principalement utilisées ou étudiées les α-, β- et γ-cyclodextrines formées respectivement de 6, 7 et 8 chaînons C6H10O. Propriétés remarquables : Les cyclodextrines possèdent une structure en tronc de cône, délimitant une cavité en leur centre. Cette cavité présente un environnement carboné apolaire et plutôt hydrophobe (squelette carboné et oxygène en liaison éther), capable d'accueillir des molécules peu hydrosolubles, tandis que l'extérieur du tore présente de nombreux groupements hydroxyles, conduisant à une bonne solubilité (mais fortement variable selon les dérivés) des cyclodextrines en milieu aqueux. On remarquera que la β-CD naturelle est près de dix fois moins soluble que les α-CD et γ-CD naturelles: en effet, toutes les cyclodextrines présentent une ceinture de liaisons hydrogène à l'extérieur du tore. Il se trouve que cette "ceinture" est bien plus rigide chez la β-CD, ce qui explique la difficulté de cette molécule à former des liaisons hydrogène avec l'eau et donc sa plus faible solubilité en milieu aqueux. Grâce à cette cavité apolaire, les cyclodextrines sont capables de former des complexes d'inclusion en milieu aqueux avec une grande variété de molécules-invitées hydrophobes. Une ou plusieurs molécules peuvent être encapsulées dans une, deux ou trois cyclodextrines. La formation de complexe suppose une bonne adéquation entre la taille de la molécule invitée et celle de la cyclodextrine (l'hôte). « Il se produit de manière non-covalente à l’intérieur de la cavité grâce, soit à des liaisons hydrogène, soit des interactions électroniques de Van der Waals »7. L'intérieur de la cavité apporte un micro-environnement lipophile dans lequel peuvent se placer des molécules non polaires. La principale force provoquant la formation de ces complexes est la stabilisation énergétique du système par le remplacement dans la cavité des molécules d'eau à haute enthalpie par des molécules hydrophobes qui créent des associations apolaires-apolaires. Ces molécules invitées sont en équilibre dynamique entre leur état libre et complexé. La résultante de cette complexation est la solubilisation de molécules hydrophobes très insolubles dans la phase aqueuse. Ainsi les cyclodextrines sont capables de complexer en milieu aqueux et ainsi de solubiliser les composés hydrophobes (la polarité de la cavité est comparable à celle d'une solution aqueuse d'éthanol). Les cyclodextrines sont de plus capables de créer des complexes de stÅ“chiométries différentes selon le type de molécule invitée: plusieurs CD peuvent complexer la même molécule ou plusieurs molécules peuvent être complexées par la même CD. Il est d'usage de noter (i:j) la stÅ“chiométrie du complexe, où j indique le nombre de CD impliquées et i le nombre de molécules complexées. Remarquez que les variations autour de ces stÅ“chiométries sont très vastes, les complexes les plus courants étant les (1:1), (2:1) et (1:2), mais des complexes (3:4) ou encore (5:4) existent! Cas particulier des dimères de cyclodextrines Il a été publié récemment que certains dimères de cyclodextrines peuvent subir une étrange déformation dans l'eau. En effet, l'unité glucopyranose porteuse du groupement "linker" peut pivoter sur 360° permettant ainsi la formation d'un complexe d'inclusion entre la cyclodextrine et le groupement hydrophobe. Les cyclodextrines sont utilisés dans de nombreux secteurs comme la médecine, la pharmacologie, l'agroalimentaire, la chimie analytique, la dépollution des sols, la métallurgie, la désodorisation, la cosmétique, le textile ainsi que comme catalyseur. Membranes (technologie) Morphologie (matériaux) Nanofibres pH Réticulants Solutions aqueuses (chimie) Température Thermodynamique Index. décimale : 667.3 Teinture et impression des tissus Résumé : In this paper, highly absorbent poly(vinyl alcohol-co-ethylene) nanofibre membranes modified by B-cyclodextrin were prepared to adsorb dyestuff from water, and 1,2,3,4-butanetetra carboxylic acid was used as a crosslinking agent, which greatly enhanced the adsorption capacity of the modified membranes. Field emission scanning electron microscopy and Fourier Transform–infrared spectroscopy were used to characterise the surface morphology and chemical structures of the membranes. Methylene Blue (MB) was used as the main adsorbed dye. The effect of pH value and concentration of the MB solution were also investigated, and equilibrium adsorption reached 139.2 mg/g when the pH value was 10.0. The adsorption process fitted well with the Langmuir adsorption isotherm model and was in accord with the pseudo-second-order kinetic model. Moreover, the modified membranes proved to have selective adsorption, especially for some cationic dyes other than MB, and had the potential to be recycled multiple times. Note de contenu : - EXPERIMENTAL : Materials - Surface activation of PVA-co-PE nanofibre membranes - PVA-co-PE nanofibres composites membranes functionalised by B-CD - Adsorption behaviour of the nanofibre membranes - Membrane and solution characterisation - RESULTS AND DISCUSSION : Morphology structure characterisation - Effect of pH and temperature on adsorption performance - Effect of MB initial concentration on adsorption behaviour - Adsorption kinetics - Adsorption thermodynamics - Applicability - Membrane re-use DOI : 10.1111/cote.12399 En ligne : https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/cote.12399 Format de la ressource électronique : Pdf Permalink : https://e-campus.itech.fr/pmb/opac_css/index.php?lvl=notice_display&id=32616 [article]

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