Transcript Présentée par Pr. Smaïl KACHA LA SCIURE DE BOIS COMME

3ème CIMPE
Tanger, Maroc
19,20 février 2014
Présentée par Pr. Smaïl KACHA
LA SCIURE DE BOIS COMME ADSORBANT
POUR LA DÉCOLORATION DES EAUX.
ETUDE CINÉTIQUE ET THERMODYNAMIQUE
S. KACHA*1, F. MEKHALEF BENHAFSA 2 et K. D. BELAID
1
1 Laboratoire
de Matériaux et Systèmes Réactifs (LMSR), Université Djillali Liabes de Sidi Bel Abbes, BP 89,
22000 Sidi Bel Abbes, Algérie.
2 Département de Chimie, Faculté des Sciences Exactes, Université Djillali Liabes de Sidi Bel Abbes, BP 89,
22000 Sidi Bel Abbes, Algérie.
* E mail: [email protected]
1
Introduction
Rejets d’industrie
Colorants
Techniques
d’élimination
Adsorption
Valorisation
d’autres
adsorbants
Charbon actif
Sciure de bois
Cout élevé,
regénérabilité
difficile
2
But du travail
Valorisation
d’un adsorbant
d’origine naturelle
Fixation d’un colorant
type:
Victoria bleu basique
Etude des isothermes
d’adsorption
Détermination
des capacités
d’adsorption
3
La cellulose
Les tannins et
des composés
phénoliques
La sciure
de bois
Hémicelluloses
La lignine
4
Etude des propriétés
Spectrophotométriques
du VBB
Caractérisation des
adsorbants
Adsorption du VBB
Sciure de bois
Charbon actif
1. Effet du pH
2. Masse d’adsorbant
3. Temps d’équilibre
4. Température
Thermodynamique
d’adsorption
Isothermes
d’adsorption
Cinétique
d’adsorption
6
Absorbance
2,0
λ=617nm
1,5
1,0
0,5
0,0
300
400
500
600
700
800
 (nm)
Détermination de λ max du VBB
7
Absorbance
pH=2,03
pH=4,00
pH=6,00
pH=7,02
pH=8,16
pH=8,95
pH=10,00
pH=12,00
2,0
1,8
1,6
1,4
1,2
1,0
0,8
0,6
λ=617nm
0,4
0,2
0,0
-0,2
300
400
500
600
700
800
 (nm)
Influence du pH sur λ max du VBB
8
Suspension de 10g/L :
 Conductivité
 pH

χ = 62,8 µS/cm
= 6,35
S = 121,716 m2/g
 pHpzc
 Spectroscopie IR
9
pHfinal
Détermination du pH du point de charge zéro pour
la SB
12
pHpzc = 7,52
10
8
6
4
2
0
0
2
4
6
8
10
12
pHinitial
10
C=O
C-H
CH2-OH
O-H
C=C
Cycle aromatique
Spectre infra rouge de la sciure de bois.
11
% retenu
Influence de pH initial
90
pH = 6
80
70
60
50
40
3
4
5
6
7
pH initial
Influence de pH sur l’adsorption du VBB sur la SB
12
% retenu
100
0,07 g/100mL
80
60
40
20
0
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
masse (gr)
Influence de la masse d’adsorbant ajoutée sur l'adsorption du VBB sur la SB
13
% retenu
100
40 min
80
60
40
20
0
0
50
100
150
200
250
Temps (min)
Détermination du temps d’équilibre l'adsorption du VBB sur la SB
14
Quantité extraite (mg/g)
40
40,45 mg/g
30
20
10
0
0
10
20
30
40
50
Concentration restante (mg/L)
Isotherme d’adsorption du VBB sur la sciure de bois
15
ln qe
Application
du modèle de
Freundlich à
l’adsorption
du VBB sur la
SB
3,8
3,6
Y= 3,12405 + 0,19045 X
3,4
R2= 0,880
3,2
3,0
2,8
2,6
2,4
-2
-1
0
1
2
3
4
Ce/qe
ln Ce
Application
du modèle de
Langmuir à
l’adsorption
du VBB sur la
SB
1,2
1,0
Y= 3,12405 + 0,19045 X
0,8
R2= 0,999
0,6
0,4
0,2
0,0
Ce(mg/L)
0
10
20
30
40
50
16
Modèle
Paramètre
Modèle de Freundlich
Modèle de Langmuir
R2
n
kF
R2
b
qm (mg/g)
0,880
5,250
22,738
0,999
2
40,950
Log (qe-qt)
Application du
modèle
cinétique du
premier ordre
à l’adsorption
du VBB sur la
SB
1,0
0,5
Y= 0,47381 – 0,01217 X
0,0
R2= 0,920
-0,5
-1,0
-1,5
-2,0
t (min)
-2,5
0
50
100
150
200
250
Application du
modèle
cinétique du
pseudo-second
ordre à
l’adsorption
du VBB sur la
SB
t/qt
10
Y= 0,06394 + 0,03504 X
8
6
R2= 0,999
4
2
0
t (min)
0
50
100
150
200
250
18
Quantité extraite (mg/g)
50
48
46
44
42
40
38
36
34
32
15
20
25
30
35
40
45
Température (°C)
Influence de la température sur l’adsorption du VBB sur la SB
19
T
LnKd
ΔG° (Kj.mole-1) ΔH° (Kj.mole-1) ΔS° (j.mole-1)
298
1,750
- 4,335
308
2,636
- 6,750
318
4,539
- 12,001
109,682
380,479
20
Cette étude a montré l’efficacité remarquable de la sciure de bois
étudiée, dans la rétention du Victoria bleu basique. Son plus grand
potentiel d’adsorption la rend apte d’être utilisée pour éliminer d’autres
familles de colorants et molécules organiques polluantes. Son
abondance naturelle avec des prix négligeables diminue les coûts du
processus d’élimination et offre l’avantage à ce matériau d’être testé à
l’échelle industrielle pour le traitement de polluants organiques
persistants et toxiques issus des rejets de l’industrie textile.