POLLUANTS

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ADSORPTION

Définition de l’adsorption

L’adsorption phénomène physique de séparation [131], est un processus au cours duquel des molécules d’un fluide gaz ou liquide (adsorbat) viennent se fixer sur la surface d’un solide (adsorbant) [132]. Par la surface du solide, on sous-entend les surfaces externes et internes engendrées par le réseau de pores et cavités à l’intérieur de l’adsorbant. Le mot adsorption indique qu’il s’agit d’un phénomène de surface et ne doit pas être confondu avec le mot absorption où le fluide pénètre dans la masse du solide [133].
En outre, l’adsorption est une technique de décontamination non destructive basée sur une adsorption sélective des substances polluantes par l’adsorbant grâce à des interactions spécifiques entre la surface du matériau adsorbant et les polluants adsorbés [134] pour former une liaison physique ou une interaction chimique [135].
Les interactions adsorbant-adsorbat peuvent être de nature électrostatique, et donc les interactions sont faibles et réversibles : on parle alors de physisorption par opposition à la chimisorption, phénomène généralement irréversible où des liaison covalente entre adsorbat et adsorbant entre en jeu [136].

Type d’adsorption

Selon les forces qui régissent les interactions adsorbant-adsorbat, deux types d’adsorption différents sont admis : adsorption physique (physisorption) et adsorption chimique (chimisorption).

Adsorption physique

La physisorption résulte de l’attraction adsorbant-adsorbat, assurées par des forces électrostatiques type dipôles, liaison hydrogène ou Van der Waals [138] afin de maintenir l’électro neutralité. Les énergies de liaisons mises en jeu sont relativement faibles [134]. Les espèces ainsi adsorbées gardent les molécules d’eau qui leur sont associées. Plusieurs couches d’atomes ou de molécules peuvent se déposer de cette manière (adsorption en multicouches) [137,139]. L’adsorption physique est un phénomène réversible favorisé par un abaissement de température [140].

Adsorption chimique

La chimisorption résulte de l’attraction adsorbant-adsorbat, assurées par des liaisons ioniques ou covalentes. Ces forces attractives provoquent un transfert ou une mise en commun d’électrons et en conséquence, la destruction de l’individualité des molécules et la formation d’un composé chimique à la surface de l’adsorbant. On parle de complexation de surface lorsqu’un ion métallique réagit avec un groupement anionique qui fonctionne comme un ligand inorganique tels que OH-, Cl-, SO4-, CO32- ; ainsi ces sites de surface forment des liaisons chimiques avec les ions en solution[139]. L’adsorption chimique est un phénomène irréversible favorisé par une augmentation de température et engendre une couche mono-moléculaire (Seule la première couche est liée chimiquement à la surface adsorbante, les autres couches sont retenues par adsorption physique) [141]. La chimisorption est ainsi caractérisée par des énergies d’interactions élevées [137].
Les principales interactions entre un atome ou une molécule et un solide à l’interface solide/liquide sont représentés dans la figures 16 [139].

Table des matières

DEDICACE
REMERCIEMENTS
SOMMAIRE
Liste des figures
Liste des tableaux
Abréviations et symboles
INTRODUCTION GÉNÉRALE
Partie 1 : SYNTHÈSE BIBLIOGRAPHIQUE
CHAPITRE I : POLLUANTS
I. Introduction
I. 1. LES COLORANTS
I. 1. 1. Définition du colorant
I. 1. 1. a. Les groupements chromophores
I. 1. 1. b. Les groupements auxochromes
I. 1. 2. Classification des colorants
I. 1. 2. a. Classification chimique
I. 1. 2. b. Classification tinctoriale
I. 1. 3. Choix des colorants utilisés
I. 1. 3. a. La Fuchsine basique
I. 1. 3. b. Le Jaune Brillant
I. 1. 4. Toxicité des colorants
I. 1. 5. Normes et réglementations des rejets textiles
I. 2. LES METAUX LOURDS
I. 2. 1. Définition des métaux lourds
I. 2. 2. Le chrome
I. 2. 3. Propriétés physico-chimiques du chrome
I. 2. 3. a. Le chrome trivalent Cr (III)
I. 2. 3. b. Le chrome hexavalent Cr (VI)
I. 2. 4. Source du chrome dans l’environnement
I. 2. 4. a. Source naturelle
I. 2. 4. b. Source industrielle
I. 2. 5. Utilisation du chrome
I. 2. 6. Toxicité du Chrome
I. 2. 7. Normes et règlementations des métaux lourds
I. 3. METHODES DE TRAITEMENT DES POLLUANTS
I. 3. 1. Méthodes de traitement biologique
I. 3. 2. Méthodes de traitement physico-chimique
I. 3. 2. a. Les procédés membranaires
I. 3. 2. b. Les procédés d’échange d’ions
I. 3. 2. c. Les procédés d’Oxydation
I. 3. 2. d. Les procédés de traitement par coagulation – floculation
I. 3. 2. e. Les procédés de traitement par Electrocoagulation
I. 3. 2. a. Le procédé d’adsorption
I. 4. Conclusion
CHAPITRE II : ADSORPTION et BIOADSORBANTS
II. Introduction
II. 1. ADSORPTION
II. 1. 1. Définition de l’adsorption
II. 1. 2. Type d’adsorption
II. 1. 2. a. Adsorption physique
II. 1. 2. b. Adsorption chimique
II. 1. 3. Mécanisme d’adsorption
II. 1. 4. Principaux facteurs influençant sur l’adsorption
II. 1. 5. Modes d’adsorption
II. 1. 5. a. Adsorption en mode statique (batch)
II. 1. 5. b. Adsorption en mode continu (dynamique)
II. 1. 6. Analyse de données expérimentales du système continu
II. 1. 7. Modélisation de l’adsorption en système continu
II. 1. 7. a. Modèle de Thomas
II. 1. 7. b. Modèle de Yoon-Nelson
II. 1. 7. c. Modèle de Bohart-Adams
II. 1. 7. d. Modèle de Wolborska
II. 1. 7. e. Modèle de BDST
II. 1. 8. Classification des isothermes d’adsorption
II. 2. MATERIAUX ADSORBANTS
II. 2. 1. Définition d’un Bio-adsorbant
II. 2. 2. Définition d’un matériau lignocellulosique
II. 3. Conclusion
Partie 2 : PARTIE EXPERIMENTALE
CHAPITRE III : MATÉRIELS et MÉTHODES
III. MATERIELS ET METHODES
III. 1. METHODES DE PREPARATION
III. 1. 1. Préparation des adsorbants
III. 1. 1. a. Membrane des coquilles d’oeufs
III. 1. 1. b. Coquilles de grain de tournesol
III. 1. 1. c. Coquilles de gain d’arachide
III. 1. 2. Protocole expérimental utilisé
III. 1. 3. Préparation et méthode d’analyse du chrome hexavalent
III. 1. 4. Préparation et méthode d’analyse des colorants
III. 2. TECHNIQUES DE CARACTERISATION
III. 2. 1. pH du biomatériau
III. 2. 2. Densité apparente
III. 2. 3. Analyse granulométrique
III. 2. 4. Indice de gonflement
III. 2. 5. Détermination du taux d’humidité
III. 2. 6. Le pH point de charge zéro (pHzpc)
III. 2. 7. Analyse par spectrométrie moléculaire infrarouge (IR)
III. 2. 8. Analyse par microscopie électronique à balayage (MEB)
III. 2. 9. La diffraction des rayons X (DRX)
III. 2. 10. Potentiel Zêta
III. 2. 11. Analyse thermogravimétrique (ATG)
III. 2. 12. Analyse calorimétrique différentielle à balayage (DSC)
III. 2. 13. Analyse par la méthode de Brunauer, Emmettet et Teller (BET)
III. 2. 12. Analyse calorimétrique différentielle à balayage (DSC)
III. 2. 13. Analyse par la méthode de Brunauer, Emmettet et Teller (BET)
IV. 2. 3. Mécanisme d’adsorption du Cr(VI) par MCO et CGT
IV. 2. 4. Modélisation des résultats
IV. 2. 4. a. Modèles de Thomas et Yoon-Nelson
IV. 2. 4. b. Modèle de Bohart-Adams et Wolborska
IV. 2. 4. c. Modèle de BDST
IV. 2. 5. Comparaison des résultats d’adsorption du Cr(VI) sur MCO et CGT d’autres matériaux adsorbants
IV. 3. Conclusion
IV. 4. EXPERIENCES D’ADSORPTION DES COLORANTS FB ET JB SUR CGA
IV. 4. 1. Influence des différents paramètres
IV. 4. 1. a. Effet de débit d’alimentation
IV. 4. 1. b. Effet de la hauteur du lit
IV. 4. 1. c. Effet de la concentration
IV. 4. 1. d. Effet du pH
IV. 4. 1. e. Effet de la force ionique
IV. 4. 1. f. Effet de la température
IV. 4. 2. Régénération de la colonne de CGA
IV. 4. 3. Modélisation des résultats
IV. 4. 3. a. Modèles de Thomas et Yoon-Nelson
IV. 4. 3. b. Modèle de Bohart-Adams et Wolborska
IV. 4. 3. c. Modèle de BDST
IV. 4. 4. Comparaison des résultats d’adsorption de FB et JB sur CGA avec
littérature
IV. 5. Conclusion
CONCLUSION GÉNÉRALE
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
RESUME
ABSTRACT
ملخص

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