Traitement des rejets liquides par adsorption sur des matrices naturelles

Abstract

Traitement des rejets liquides par adsorption sur des matrices naturelles La pollution des eaux par les métaux lourds et les colorants est un problème environnemental à l’échelle mondiale. Ce travail de recherche a pour but de valoriser un matériau naturel et deux sous-produits industriels ; à savoir : la montmorillonite, les écorces de grenade sous forme de charbon actif, ainsi que la biomasse Streptomyces rimosus, afin de mettre au point une méthode simple et efficace pour éliminer ce type de pollution. L’adsorption en batch sur ces matériaux a été adoptée pour éliminer les métaux lourds cadmium nickel et fer, les colorants magenta acide et magenta basique. L’étude expérimentale a été effectuée sur un système monoconstitué contenant un seul polluant et un autre binaire contenant deux polluants en mélange en présence des différents adsorbants. L’étude nous a permis de déterminer les conditions optimales de l’adsorption telles: le temps de contact, la concentration initiale en adsorbant, la concentration initiale en adsorbat ainsi que la température. Différents modèles cinétiques et de transfert de masse ont été testés pour modéliser le mécanisme d’adsorption : modèle externe de Boyd, modèle externe de Weber et Morris, modèle de diffusion interne d’Urano et Tachikawa et de Weber et Morris, ainsi que les modèles cinétiques de premier et second ordre. Les isothermes de Langmuir et de Freundlich ont été appliquées sur l’adsorption dans les systèmes monoconstitués étudiés, pour lesquels les paramètres thermodynamiques : enthalpie, entropie et énergie de Gibbs ont été calculés. Les capacités d’adsorption maximales obtenues sont : 56 mg/g pour le système Fer/charbon actif et 198 mg/g pour le système magenta basique/montmorillonite. Le modèle du pseudo-second ordre ainsi que ceux de la diffusion intraparticulaire sont les plus adaptés pour décrire la cinétique des systèmes étudiés. De plus, le modèle de Freundlich s’est avéré le plus adéquat pour représenter les isothermes d’adsorption. Aussi, l’étude thermodynamique a révélé que ce processus est de type physique, exothermique et spontané. L’adsorption des mélanges binaires contenant deux métaux sur les différents matériaux révèlent que les quantités adsorbées sont remarquables, mais moindre en mélange qu’en solution individuelle, tandis que le modèle du second ordre reste le modèle le plus adéquat.