Etude de L’adsorption des Effluents Industriels sur des Adsorbants Naturels

Abstract

L’objectif de ce travail consiste à utiliser un nouveau type d’adsorbant, un carbone activé préparé par les fibres naturelles de luffa cylindrica. Le support préparé est utilisé dans l’adsorption en systèmes monocomposés simples puis en mélanges binaires de deux colorants largement rencontrés dans les eaux usée industriels: le bleu de méthylène (BM) et le rouge méthyle (RM).Une étude dynamique sur lit fixe a été faite afin d’estimer les performances de notre support luffa carbonisée dans l’adsorption en continu des deux colorants. La caractérisation de notre support préparée nous a permis, de confirmer la grande porosité et la structure complexe du luffa carbonisée. En systèmes monocomposés, les résultats des cinétiques d’adsorption montrent de fortes quantités adsorbées des colorants BM et RM : q=191.2 mg/g et q=195.4mg/g respectivement, avec des temps de pseudo-équilibre très courts. La rétention de chaque colorant est influencée à la fois, par le pH et la température du milieu, la concentration initiale de l’adsorbant et de l’adsorbat. Les conditions de travail ont été optimisées pour une bonne adsorption et meilleurs rendements. Deux modèles cinétiques et de transfert de masse ont été testés pour étudier le mécanisme d’adsorption : modèles cinétiques de premier et second ordre et modèle de diffusion intraparticulaire de Weber et Morris. Les résultats ont été comparés par une étude statistique des erreurs. Quatre modèles d’isothermes ont été étudiés, Langmuir, Freundlich, Langmuir-Freundlich et Redlich-Peterson, et les paramètres thermodynamiques tel que : l’enthalpie libre, l’entropie et l’énergie libre de Gibbs ont été calculés. Le modèle du pseudo-second ordre est le plus adapté pour décrire la cinétique d’adsorption du système colorant/luffa carbonisé. De plus le modèle de Langmuir et Langmuir-Freundlich sont avérés les plus adéquat pour représenter les isothermes d’adsorption. Les études thermodynamiques ont révélé que ce processus est spontané, endothermique et de type physique. En mélanges binaires (RM/BM), les isothermes d’adsorption relatives à chaque adsorbat révèlent pour l’ensemble des conditions utilisées (rapport Massique adsorbat/co-adsorbat, concentration initiale du colorant), que la rétention de BM a été améliorée par la présence de RM dans le système et que les quantités adsorbées sont moindre en mélange qu’en système monocomposé. Les résultats obtenus ont été modélisés en utilisant les modèles de Langmuir et Freundlich modifiés applicables pour l’adsorption en systèmes multicomposés. Il a été démontré que le modèle de Langmuir Modifié est le plus adéquat pour représenter les isothermes d’adsorption du BM et RM en mélange. L’étude dynamique du système colorant/luffa carbonisée, a montré qu’une augmentation du débit entraîne un accroissement important de la vitesse de déplacement du polluant ce qui empêche leur fixation sur l’adsorbat. D’autre part, l’augmentation de la hauteur du lit procure une plus grande surface d’échange entre la solution à traiter et l’adsorbant.