Etude expérimentale de l’adsorption de polluants organiques sur des matériaux naturels ou modifiés.

Abstract

La pollution de l'eau se produit lorsque des polluants potentiels provenant de diverses activités industrielles sont directement ou indirectement rejetés dans les masses d'eau sans traitement adéquat. Par ailleurs, les techniques avancées de traitement des eaux usées, telle que l'adsorption, sont économiques et essentielles pour l'environnement pour éliminer les composés toxiques non biodégradables. La présente étude se concentre sur l'utilisation d'adsorbants à faible coût, préparés à partir des déchets agricoles solides. En effet, des adsorbants à base de coquilles de graines de tournesol (CGTN sans traitement et CGTA avec traitement à l'acide) et les noyaux de dattes (ND) ont été préparés et caractérisés. Ces adsorbants ont été ensuite exploités comme adsorbants pour l'élimination des composés récalcitrants, tels que le chlorure de méthylthioninium (CM), le bisphénol A (BPA) et le 2,4-Dinitrophénol (2,4-DNP). Les résultats ont révélé que les propriétés de surface et structurales ont été significativement améliorées après traitement. Des études d'adsorption du CM et 2,4-DNP ont été évalué sur les CGTN et le charbon actif (CA) à base des noyaux de dattes, respectivement. Cependant, l'étude d'adsorption du BPA a été évaluée sur les CGTN et les CGTA. En outre, l'influence des différents paramètres d'adsorption physicochimique ; le temps de contact adsorbant-adsorbat, la concentration initiale de l'adsorbat, la masse de l'adsorbant, le pH et la température du milieu, ont été étudié. Des études d'équilibre, cinétique et thermodynamique d'adsorption du CM sur les CGTN et 2,4-DNP sur le CA ont été menées. Les résultats obtenus ont montré que le modèle cinétique du pseudo-second ordre est le plus fiable pour déterminer l'ordre cinétique de l'adsorption dans les deux cas. L'étude thermodynamique a montré que le processus d'adsorption est spontané, endothermique, et de type physique dans le cas de l'adsorption du CM sur les CGTN. Par contre, l'adsorption du 2,4-DNP sur le CA est exothermique, physique et se déroule de manière aléatoire. Par ailleurs, le procédé d'adsorption du CM sur les CGTN a été modélisé par les plans d'expériences et la méthodologie de surface de réponses (MSR) a permis de déterminer les conditions opératoires optimales qui permettent de maximiser le rendement d'adsorption. Des études approfondies d'équilibre et de cinétique d'adsorption par l'application de plusieurs modèles de types classiques et fractals ont été menées. En particulier, les modèles cinétiques fractals sont les plus adaptés pour la simulation dynamique du procédé d'adsorption du PBA sur l'adsorbant CGTA. La modélisation de l'équilibre de ce procédé, a permis de confirmer que l'adsorption est physique, favorable, exothermique et que la surface de l'adsorbant est supposée être constituée d'un nombre fini de sites actifs de différentes énergies d'adsorption. En dernier lieu, les résultats obtenus dans la présente étude de recherche ont montré que les adsorbants étudiés (CGTN, CGTA et CA), dérivés des déchets agricoles, sont efficaces dans l'élimination de polluants récalcitrants (CM, BPA et 2,4-DNP), faciles à mettre en oeuvre, économiques et peu couteux