Utilisation des matériaux microporeux pour la dépollution

Abstract

L’adsorption est une méthode simple et efficace pour éliminer les ions métalliques lourds ainsi que les colorants anioniques et cationiques des solutions aqueuses et des eaux usées. Cette étude porte sur l’adsorption d’un colorant cationique, le violet de cristal (CV), en utilisant des matériaux naturels à faible coût : la diatomite et la bentonite (maghnite). La diatomite a été prélevée du gisement de Sig, dans l’ouest de l’Algérie, et traitée avec une solution de HCl 1M, tandis que la maghnite a été obtenue du gisement de Hammam Boughrara à Maghnia (Tlemcen) et traitée avec H₂SO₄. Les adsorbants bruts et traités ont été caractérisés à l’aide de différentes techniques physico-chimiques, notamment la diffraction des rayons X (XRD), la fluorescence des rayons X (XRF), l’analyse thermogravimétrique (TGA), la microscopie électronique à balayage (SEM), la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FT-IR) et la détermination du pH au point de charge nulle (pHₚzc). Le processus d’adsorption a été étudié en fonction de divers paramètres expérimentaux, notamment la concentration initiale du colorant, la dose d’adsorbant, le pH initial et le temps d’agitation. La capacité d’adsorption maximale (Qₘ) pour le violet de cristal a été de 82,0 mg·g⁻¹ pour la diatomite traitée et de 75,0 mg·g⁻¹ pour la diatomite brute. Pour la maghnite, les capacités maximales d’adsorption étaient de 256 mg·g⁻¹ pour l’échantillon traité et de 246 mg·g⁻¹ pour l’échantillon brut. L’équilibre a été atteint en 80 minutes pour la diatomite et en 30 minutes pour la maghnite, que les adsorbants soient bruts ou traités. Les cinétiques d’adsorption ont suivi le modèle du pseudo-second ordre avec des coefficients de corrélation élevés (R² = 0,998 pour la diatomite traitée, R² = 0,999 pour la diatomite brute, et R² = 1 pour la maghnite brute et traitée). Les données des isothermes sont mieux décrites par le modèle de Langmuir, indiquant une adsorption en monocouche. L’adsorption optimale a eu lieu à un pH de 8 pour la diatomite traitée, un pH de 10 pour la diatomite brute, et un pH de 3 pour la maghnite brute et traitée. Ces résultats montrent que la diatomite et la maghnite sont des adsorbants efficaces et peu coûteux pour l’élimination des colorants cationiques des solutions aqueuses, avec des performances significativement améliorées grâce au traitement chimique.