EXPERIMENTATION, MODELISATION ET OPTIMISATION DE L’ADSORPTION DES EFFLUENTS TEXTILES.

Abstract

Ce travail a pour objet d’étudier et de modéliser la sorption d’un colorant basique, le bleu de méthylène (BM), à partir de solutions aqueuses par un biomatériau, les graines de chardon de lait (GCL). La caractérisation physicochimique des GCL montre que les teneurs en fonctions de surface acides, principalement les fonctions phénols puis lactones, sont plus importantes que celles des fonctions basiques. Le point de charge zéro des graines de chardon de lait est de 4,9. Les effets des paramètres opératoires sur la sorption du BM par les graines de chardon de lait ont été étudiés et discutés. L’augmentation de la concentration initiale du BM entraîne un accroissement de la sorption. L’enlèvement du BM augmente avec l’augmentation de la dose de sorbant. Par contre, la quantité sorbée par unité de masse des graines de chardon de lait diminue quand la dose de sorbant augmente. La sorption du BM est favorisée par les basses températures. La force ionique défavorise la sorption du colorant. Les pH basiques se sont avéré les plus favorables à la sorption du BM. L’étude et la modélisation des cinétiques de sorption du BM par les GCL permettent de dégager plusieurs résultats quant aux mécanismes susceptibles de régir les cinétiques et les équilibres isothermes de sorption. Les modèles de pseudo-premier ordre et pseudo-second ordre sont utilisés pour analyser les données cinétiques. 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 sont le transfert à travers le film externe et la diffusion intraparticulaire. Les isothermes de sorption 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. De la modélisation des équilibres isothermes de sorption, il en ressort qu’il y a différents types de sites d’adsorption d’énergie différente, mais de même entropie. La densité des sites décroît exponentiellement du fait qu’elle obéit à l’équation de Freundlich. La variation d’enthalpie est négative, ce qui montre que le processus de sorption du BM est exothermique. La variation de l’énergie libre est négative démontrant que le processus de sorption est spontané et favorable. Les valeurs de la variation de l’entropie sont petites et positives, ce qui indique qu’il n’y a pas de changement remarquable de l’entropie au cours de l’adsorption du colorant sur l’adsorbant. La sorption du BM par l'GCL est également réalisée en présence d'ultrasons, Une combinaison correcte de l’irradiation ultrasonore et de l'agitation mécanique engendre une efficacité maximale de l'enlèvement du colorant par le biosorbant. The aim of this work was to study and model the sorption of basic dye, methylene blue (MB), from aqueous solutions by non conventional and low cost sorbent, milk thistle seed (MTS). Physicochemical characterization of MTS shows that the concentrations of acidic surface functions, mainly phenols and lactones groups, are more important than basic functions. The point of zero charge of MTS is 4.9. Effects of operating parameters on the sorption of MB by MTS have been studied and discussed. Increasing the initial concentration of MB leads to an increase of sorption. The removal of MB increases by increasing sorbent dosage. On the other hand, the sorbed amount per unit mass of MTS decreased when the sorbent dose increases. The sorption of MB is favored by low temperatures. The ionic strength disfavors the sorption of dye. Basic pHs are more favorable for MB sorption. Study and modeling of sorption kinetics for the removal of MB by MTS conduct to several findings about the mechanisms that govern sorption equilibrium and kinetics. Kinetics data are analyzed by using the pseudo-first order and pseudo-second order models. The obtained results show that the sorption kinetics data are well described by the pseudo-second order equation. Analysis of sorption kinetic results indicated that both film- and particle-diffusion are effective sorption mechanisms. Sorption isotherms are of L type, which indicates that there is no strong competition between solvent and sorbate to occupy the sorption sites. The modeling of adsorption isotherms reveals that there are various types of adsorption sites of different energy, but with the same entropy. The density of sites decreases exponentially, owing to the fact that adsorption isotherms obeyed to Freundlich equation. Enthalpy variation is negative indicating that the sorption process is exothermic. The change in free energy is negative showing that the sorption of MB by MTS is spontaneous and favorable. The low value of the variation of the entropy may imply that no remarkable change in entropy occurred during the adsorption of MB by the material. In addition, the positive entropy change values correspond to a decrease in the degree of freedom of the sorbed species. MB sorption by MTS is also tested in the presence of ultrasound. The simultaneous association of ultrasound and stirring leads to an intensification of the sorption.