Etude et caractérisation de certains matériaux comme adsorbants

Abstract

Le but de ce travail est d’étudier l’effet de l’activation thermique et chimique, de la boue (BB) de station d’épuration et des pommes de cèdre (PC), sur la sorption de la Rhodamine B, colorant basique. Le traitement thermique est réalisé par calcination à des températures entre 200 et 600 °C, pour des durées allant de 30 à 300 min. L’activation chimique est appliquée en considérant différents, agents activant (HNO3, H2SO4, H3PO4, NaOH, NaHCO3, Na2CO3, Na2SO4), concentrations, taux d’imprégnation (IR) et enfin la température d’imprégnation. Les résultats trouvés révèlent que l’activation chimique est meilleure pour les deux sorbants. Les conditions optimales d’activation par l’acide nitrique correspondent à une concentration de 2 mole/L et un IR de 20 :1 (volume/poids)(mL/g) à la température ambiante pour les PC, et par l’acide sulfurique à une concentration de 0.1 mole/L et un IR de 25 :1 (volume (mL)/poids (g)) à la température ambiante pour la BB. Différentes techniques de caractérisation ont été utilisées, le dosage de Bohem a montré que l’activation chimique de la boue par les acides a enrichie sa surface en groupements fonctionnels acides, alors que le traitement thermique n’a pas beaucoup d’effet sur la charge de surface du sorbant. L’analyse thermogravimétrique ATG, a montré la présence de deux zones de perte de masse. L’observation par microscope à balayage (MEB) montrent bien l’amélioration de la structure interne des échantillons ce qui est en accord avec les valeurs de la surface spécifique BET obtenues qui confirment bien l’utilité du traitement chimique de la boue par le H2SO4. La caractérisation par RX révèle que la boue a une structure similaire à l’argile. L'effet des paramètres opératoires a été étudié pour la boue brute (BB) et la boue traitée chimiquement (BAS0.1). Il a été trouvé que la température de la solution et la force ionique n’ont pas d’effet sur la sorption du colorant par les deux boues considérées. Un maximum de sorption est obtenu pour une vitesse de 300 tr/min. DE plus, ce même constat est valable pour la BAS0.1et la BB à pH 2 et 3 successivement. Dans tous les cas de figure, le traitement a amélioré la boue vis-à-vis de la sorption. Les modèles cinétiques de Weber et Morris et Boyd ont été appliqués, on constate que la diffusion dans les pores est plus résistante que la diffusion externe pour les deux boues. La cinétique de sorption pour les deux boues est de pseudo-second ordre. Les isothermes de sorption de la RhB par la BB et la BAS0.1 ont montrés des allures de type L. Les données expérimentales de sorption de la RhB suivent le modèle de Freundlich et la forme linéaire II du modèle de Langmuir. Le modèle de Fowler-Guggenheim montre qu’il y a répulsion entre les molécules sorbées. Le modèle de Kiselev montre qu’il n’y a pas de formation de complexe entre les molécules sorbées. Le modèle de Harkins-Jura ne peut pas décrire les données expérimentales de sorption de la RhB par les deux types de boues. Les paramètres thermodynamiques calculés indiquent que le processus de sorption par les deux boues est spontané, endothermique et qu’il y a affinité entre la Rhodamine B et la surfaces des boues.