Enlèvement de colorants à partir de solutions aqueuses par des matériaux sorbants non conventionnels et à faible coût
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Date
2013
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Abstract
Ce mémoire a pour objet d’évaluer, d’étudier et de modéliser la sorption à partir de
solutions aqueuses en mode batch :
Un colorant basique, le vert de malachite (VM) par des déchets agricoles non
conventionnels et à faible coût, (EPT), les (FM) et (FL), comme des matériaux
biosorbants ;
Un colorant anionique, l’acid blue 25 (AB25) par les (FM).
La caractérisation physicochimique des biosorbants testés, les EPT, les FM et le FL,
montre que les teneurs en fonctions de surface acides sont plus importante que celles des
fonctions basiques. Le point de charge zéro des EPT, des FM et de FL est de 5,5, 5,7, 7,3
respectivement.
Les effets des paramétres opératoires sur la biosorption du VM par les biomatériaux
testés et la biosorption de l’AB25 par les FM ont été étudiés et discutés. L’augmentation de la
concentration initiale des colorants entraîne un accroissement de la sorption. L’enlèvement
des colorants augmente avec l’augmentation de la dose de biosorbant. Par contre, la quantité
sorbée par unité de masse de biosorbant diminue quand sa dose augmente. La sorption des
colorants est favorisée par les hautes températures car le processus global de sorption des
colorants est endothermique. La force ionique défavorise la sorption du VM, en revanche pour
la sorption de l’AB25 le favorise. Les pH basiques se sont avérés les plus favorables à la
sorption du VM, par contre, les pH acides se sont avérés les plus favorables à la sorption de
l’AB25. La quantité sorbée à l’équilibre la plus élevée est obtenue pour une vitesse d’agitation
de 400 tr/min. La sorption des colorants augmente avec la diminution de la granulométrie.
Les modèles de pseudo-premier ordre et pseudo-second ordre sont utilisés pour analyser les
données cinétiques de sorption des colorants. Les résultats obtenus montrent que les
cinétiques de sorption sont adéquatement décrites par l’équation de pseudo-second ordre. Les
deux étapes limitantes des cinétiques de sorption des colorants sont le transfert à travers le
film externe et la diffusion intraparticulaire. Les isothermes de sorption des colorants sont du
type L, ce qui indique qu’il n’y a pas une forte compétition entre le solvant et le sorbat pour
occuper les sites de sorption. Les isothermes de sorption des colorants à différentes
températures ont été établies et modélisées par les équations de Langmuir (les cinq formes
linéaires), Freundlich, Dubinin-Radushkevich, Harkins-Jura, Temkin, Elovich, Flory Huggins
et Kiselev. De la modélisation des équilibres isothermes de sorption, il en ressort que la
sorption des colorants est en monocouche sur la surface homogène des biosorbants.
Pour la sorption des deux colorants, la variation d’enthalpie est positive, ce qui montre que
le processus global de sorption est endothermique. La variation de l’énergie libre est négative
démontrant que le processus de sorption des colorants par les biosorbents est spontané et
favorable. Pour la sorption du VM et l’AB25, les valeurs de la variation de l’entropie sont
petites et positives indiquant l’affinité des colorants à la surface des matériaux biosorbants, et
une augmentation du désordre à l’interface solide-solution durant la sorption des colorants