Etude et caractérisation de l’adsorption d’un colorant par un géomatériau

Abstract

Le travail présenté dans cette thèse est d’étudier l’adsorption du colorant vert de malachite (VM) à partir d'une solution aqueuse, par un nouvel adsorbant composite (Alumine/ Argile-H+) développé à base d une alumine synthétisée (à partir des pierres d'alun) et une argile activée à l'acide. Dans cette optique, nous avons caractérisé l’argile, l’alun, alumine synthétisée et le composite Alumine/ Argile-H+ par diverses techniques d'analyse telles que le DRX, FTIR, MEB, ATG, la détermination de l'aire spécifique et de la taille des pores (BET) et pHpzc. Le processus expérimental étudié est une technique d'adsorption en batch. Les concentrations à l’équilibre ont été déterminées par spectrophotométrie UV-visible. Aussi, les paramètres affectant le processus d’élimination du colorant VM ont été étudiés, tels que les effets du : pH, la masse de l'adsorbant, la concentration initiale, le temps de contact et la température. Les résultats obtenus montrent que Le diffratogramme de l’argile et l’argile activée montre que la fraction argileuse est essentiellement constituée de montmorillonite-Illite à dominance montmorillonite contenant en plus de la Calcite et du Quartz. La BET a indiqué que le composite Alumine/ Argile-H+ est un matériau mésoporeux avec un volume de pores et une surface spécifique de 0,58 cm3/g et 89,02 m2/g respectivement. Le MEB a présenté une structure morphologique hétérogène. Les résultats expérimentaux de l’étude de l’adsorption indiquent une élimination du colorant VM nettement supérieure pour le composite Alumine/ Argile-H+ avec une capacité d'adsorption maximale de 243,06 mg/g. A noter, que le pHpzc a été repéré à 7. Les régressions linéaires ont montré que les cinétiques sont contrôlées par le modèle de pseudo second ordre et les isothermes d'adsorption sont de types: Langmuir (L). L’étude des paramètres thermodynamiques d’adsorption du VM montre que le processus de sorption est endothermique (ΔH > 0), donc favorisé par une augmentation de la température. Par ailleurs, le processus est spontané. Le mécanisme d'adsorption du colorant VM par le composite Alumine/Argile-H+ pourrait s'expliquer par la combinaison de nombreux processus comme le remplissage des pores, la force de van der Waals et la liaison hydrogène. Le géomatériau mis au point lors de ce travail a prouvé son efficacité vis-à-vis du colorant VM. Les résultats sont encourageants et un tel processus pourrait être envisageable dans une filière de traitement des eaux industrielles, car c’est un adsorbant efficace et prometteur pour les colorants.