Etude de la rétention du cuivre en solutions aqueuses par une bentonite de Mostaganem modifiée

Abstract

La bentonite brute (BB) disponible localement dans les gisements de Mostaganem (Algérie) a été modifiée en présence de NaOH (B-NaOH), de MgCl2 (B-MgCl2) et de H2SO4 (B-H2SO4) afin d'améliorer sa capacité d'adsorption pour l'élimination des ions cuivre des solutions aqueuses. La caractérisation de ces adsorbants a montré que la montmorillonite, l'illite et la kaolinite étaient les principaux minéraux argileux identifiés et a prouvé leur structure aluminosilicatée. Dans les solutions synthétiques, la cinétique d'adsorption des ions cuivre sur chaque adsorbant est bien décrite par le modèle du pseudo-second-ordre. L'adsorption du cuivre dépend du pH. Le pH de la solution influe sur l'hydrolyse des liaisons Si-OH et Al-OH dans les réseaux argileux. En plus, il influe sur la spéciation du cuivre dans le milieu. L’application des modèles des isothermes de Langmuir, Freundlich et Dubinin Radushkevich ont indiqué une adsorption favorable des ions cuivre sur chaque adsorbant. Les capacités d'adsorption maximales de Langmuir obtenues sont dans l'ordre suivant : 25,1 mg/g (BB) < 28,03 mg/g (B-H2SO4) < 39,89 mg/g (B-MgCl2) < 72,80 mg/g (B-NaOH). L’étude thermodynamique a montré que le processus d’adsorption est endothermique et la liaison entre les ions Cu(II) aux sites d’adsorption de chaque argile testée sont fortes. Il peut se produire une physisorption complétée par un échange d'ions ou chimisorption à la surface de chaque adsorbant testé. L'efficacité d'élimination du cuivre dans les eaux usées industrielles était de 45,75 %, 55,22 %, 63,27 % et 70,39 % en utilisant BB, B-MgCl2, B-H2SO4 et B-NaOH, respectivement. Le traitement des eaux riches en cuivre et contenant différents éléments minéraux ou organiques, risque de ne pas être suffisant pour atteindre une teneur résiduelle en cuivre conforme aux normes de rejets. IL nécessitera des doses importantes de la bentonite et une vitesse d’agitation élevée ou de prévoir un traitement complémentaire à l’adsorption. Quel que soit le paramètre réactionnel étudié, la bentonite modifiée B-NaOH présente une capacité d'adsorption du cuivre plus élevée que les autres adsorbants testés.