2 valeur (0.989) et R ajusté

2 (0.984). L'optimisation numérique a suggéré des conditions de processus optimales à une concentration de CIP de 55 mg/L, une masse d'adsorbant de 0,72 g/L, un pH de 5,8 et une température de 47°C, atteignant une efficacité d'adsorption maximale de 98,4 % en 88 min. Le modèle, soutenu par une valeur F de 345,2, a montré une capacité prédictive robuste, offrant des informations précieuses pour l'échelle du processus. Les résultats des expériences d'équilibre ont suggéré que la cinétique PSO et l'isotherme de Langmuir affichaient la plus haute conformité, soutenue par un coefficient d'erreur plus faible et un coefficient de régression significatif. De plus, les paramètres thermodynamiques ont indiqué la nature spontanée et endothermique du processus expérimental.

L'identification des composés pharmaceutiques dans les sources d'eau pose un défi environnemental substantiel. Le traitement des maladies bactériennes chez les humains, le bétail et les poissons repose fortement sur l'utilisation généralisée des antibiotiques. À l'échelle mondiale, on estime que 100 000 à 200 000 tonnes d'antibiotiques sont administrées chaque année pour traiter les maladies humaines. L'utilisation des antibiotiques a considérablement augmenté pendant la maladie à coronavirus, de sorte que l'utilisation de certains antibiotiques aurait augmenté jusqu'à six fois. Appartenant à la deuxième génération des fluoroquinolones, la Ciprofloxacine (CIP) est classée comme un antibiotique à large spectre. L'utilisation généralisée et l'élimination inappropriée des antibiotiques ont eu des effets néfastes sur les plans d'eau, provoquant un rejet d'effluents non régulé dans les cours d'eau, que ce soit sous leur forme originale ou sous forme de métabolites. Des découvertes récentes révèlent la présence de CIP dans les environnements aquatiques du monde entier, associée à une variété de symptômes indésirables tels que la diarrhée, les maux de tête, les vomissements et les tremblements. Par conséquent, la haute persistance et les effets potentiellement néfastes de CIP sur les organismes aquatiques et la santé humaine rendent son élimination des solutions aqueuses cruciale.

De nombreuses techniques ont été étudiées pour éliminer le CIP de l'eau, telles que l'adsorption, les procédés d'oxydation avancée, la filtration membranaire et le traitement biologique. L'adsorption a été considérablement prise en compte parmi ces approches en raison de son rapport coût-efficacité et de sa simplicité de mise en œuvre. Le mécanisme de l'adsorption comprend l'attachement des polluants sur une substance solide désignée comme adsorbant. Divers adsorbants ont été étudiés pour éliminer le CIP, y compris le charbon actif, les zéolithes et les polymères. Ces matériaux possèdent de grandes surfaces spécifiques et des fonctionnalités de surface spécifiques qui permettent une adsorption efficace du composé cible.

Ces dernières années, il y a eu un accent mis sur le développement d'adsorbants écologiques et efficaces pour éliminer les composés pharmaceutiques de l'eau. Un tel matériau est le nanocomposite CPZ. Le nanocomposite CPZ est une combinaison unique de chitosane, de polyacrylamide et de cadre imidazolate zéolitique-8. Le chitosane, un biopolymère dérivé de la chitine, offre d'excellentes propriétés d'adsorption grâce à sa vaste surface et à ses divers groupes fonctionnels. Le polyacrylamide améliore la stabilité mécanique et la dispersibilité du nanocomposite, tandis que le cadre imidazolate zéolitique-8 fournit des sites d'adsorption supplémentaires et une sélectivité envers des polluants spécifiques.

Le chitosane (CS) a été sélectionné en raison de ses groupes amino et hydroxyle abondants, qui fournissent des sites actifs pour la coordination métallique et les interactions par liaison hydrogène avec les antibiotiques fluoroquinolones. Le polyacrylamide (PAM) offre une haute hydrophilie, une stabilité mécanique et des fonctionnalités amides supplémentaires qui améliorent l'intégrité structurelle du composite. Le ZIF-8, un cadre organométallique à base de zinc, a été introduit pour sa haute porosité, sa taille de pore réglable et sa capacité à adsorber des micropolluants organiques par empilement π–π et interactions électrostatiques. L'intégration de ces trois composants devrait créer des effets synergiques : (i) le CS fournit une structure de base biocompatible avec des groupes fonctionnels pour l'ancrage du ZIF-8 ; (ii) le PAM améliore la stabilité du hydrogel et prévient l'agrégation des particules, et (iii) le ZIF-8 contribue à une grande surface spécifique et à des sites d'adsorption sélectifs. Ensemble, cette architecture hybride combine la flexibilité et la stabilité des matrices polymères avec la haute capacité d'adsorption des MOFs, améliorant ainsi l'efficacité d'élimination de la ciprofloxacine au-delà de la contribution de chaque composant pris séparément.

Cette étude contribue à l'avancement des connaissances en introduisant un nanocomposite hybride écologique (CPZ) comme adsorbant prometteur pour l'élimination de CIP des solutions aqueuses. Contrairement aux adsorbants conventionnels tels que le charbon actif ou les argiles, le matériau développé combine les avantages des biopolymères naturels, des polymères synthétiques et des cadres organométalliques, offrant une synergie structurelle unique. En plus du développement du matériau, l'étude applique une approche de conception expérimentale systématique pour optimiser les conditions d'adsorption, fournissant des perspectives méthodologiques pour l'amélioration des processus et le potentiel d'échelle. Ces aspects mettent collectivement en évidence la nouveauté du travail et le positionnent dans le corpus croissant de recherches axées sur des stratégies durables pour atténuer la pollution par les antibiotiques dans les systèmes aquatiques.

Contrairement aux approches de post-imprégnation ou de cristallisation en vrac/mélange physique, la méthode proposée est conçue pour favoriser la nucléation de ZIF-8 sur matrice. Un réseau CS–g–PAM est d'abord généré par polymérisation initiée par persulfate dans de l'acide acétique dilué, fournissant des sites coordonnés–NH₂/–OH. Après une courte impulsion ultrasonore, Zn(NO₃)₂ est introduit et autorisé à se complexer avec l'ossature avant l'ajout de 2-méthylimidazole, déclenchant ainsi la nucléation hétérogène directement sur le polymère. Deux traitements ultrasonores brefs (10–15 min chacun) améliorent la dispersion et restreignent la croissance secondaire. Le protocole entièrement aqueux et à basse température élimine le besoin de solvants organiques et de conditions solvothermiques. Cette séquence facilite la formation de domaines MOF ancrés avec des propriétés texturales améliorées par rapport aux méthodes de mélange conventionnelles.

Dans l'ensemble, la recherche actuelle vise à créer un adsorbant écologique et efficace pour éliminer le CIP de l'eau. Pour cela, l'optimisation du processus d'adsorption en utilisant une méthodologie de conception expérimentale est également envisagée. L'étude implique la synthèse du nanocomposite CPZ et la caractérisation de ses propriétés physico-chimiques. Les expériences d'adsorption seront réalisées en utilisant différentes concentrations de CIP, des niveaux de pH, des températures, des masses d'adsorbant et des temps de contact. La capacité et l'efficacité d'adsorption seront évaluées à l'aide de techniques analytiques. Les résultats de cette étude aideront à comprendre le comportement d'adsorption de la ciprofloxacine sur le nanocomposite CPZ. Cela fournira également des informations précieuses pour optimiser le processus d'adsorption en utilisant une méthodologie de conception expérimentale.