Effets synergiques et pouvoir adsorbant du charbon actif dans l’élimination de deux colorants azoiques

Abstract

Donner une contribution à la connaissance du pouvoir adsorbant des deux charbons actifs en poudre (CAP) et en grain (CAG) dans l’élimination des deux colorants azoïques le Rouge Congo (RC) et Naphtol Blue Black(NBB), en solution synthétique d’eau distillée et dans des eaux usées industrielles était l’objectif principal de cette présente recherche. Afin d’optimiser l’élimination de ces colorants azoïques par l’utilisation du CAP et CAG, une caractérisation de ces deux charbons a été réalisée, ainsi que, différents paramètres réactionnels ont été étudiés à savoir la variation du temps d’agitation, le pH du traitement, l’effet de la variation de la teneur initiale du colorant et aussi l’effet de la dose de l’adsorbant. Quelques modèles de la cinétique et des isothermes couronnant le procédé ont été également étudié. Les résultats que nous avons obtenus ont bien montré que, les deux charbons actifs ont été caractérisés par, un pH point zéro charge de 6.48 et 6.41 pour le CAP et CAG respectivement. La caractérisation par l’analyse FTIR de ces deux adsorbants a montré qu’ils contiennent à leurs surface un grand nombre de groupes fonctionnels (–OH, C≡C, C–C, C=C et C–H) qui peuvent interagir avec le RC et le NBB en solution. L’analyse DRX a indiqué que leurs structures sont complètement amorphes accompagné par la présence du graphite. Les résultats de la BET ont montré que les surfaces spécifiques de ces matériaux étaient de 1147,48 et 1033,82 m2 /g pour CAP et CAG, respectivement. Les images SEM, a enregistré de nombreux pores apparaissent dans chaque matériau. L’ensemble de ces caractéristiques permettent de marquer que les deux charbons testés présente une morphologie appropriée pour la décoloration des eaux testées en eau distillée qu’en eaux usées industrielles. Les expérimentations effectuées en solutions synthétiques d'eau distillée et en eaux usées industrielles révèlent que le modèle de pseudo-premier ordre pour le RC et le NBB était plus performant que le pseudo-second ordre et l'Elovich. Pour la cinétique d’adsorption, le temps d’équilibre varie de 40 min à 240min, accompagné par des rendements de décoloration globalement dépassant les 50% aussi bien pour les solutions synthétiques d’eaux distillées que pour les eaux usées industrielles testées. L’application du modèle de Weber et Morris a montré que la diffusion intra-particulaire n'est pas le seul mécanisme déterminant la cinétique de sorption du RC et du NBB sur les deux types de charbon actif. L'étude de l'effet du pH a révélé que l'adsorption des colorants NBB et RC est fortement dépendante du pH de la solution, et que le pH acide du traitement est favorable à la décoloration des eaux. Les performances d’adsorption augmentent avec l’augmentation de la dose d’adsorbant. En solutions synthétiques (eau distillée) le modèle de Langmuir est le plus adéquat pour décrire l’adsorption des deux colorants étudiés sur les deux adsorbants. Aussi, plus la concentration de polluant est importante, plus la décoloration est freinée. Pour conclure, cette étude a prouvé que le charbon actif (CAP et CAG) a un effet considérable sur l'adsorption des colorants diazoïques anioniques et permet de traiter efficacement les eaux usées et la pollution due aux colorants. Notons que les rendements obtenus avec le CAP sont plus importants à celles du CAG.