ABSTRACT
Pollution of water by pharmaceutical products requires a
remedy. The use of the activated carbon prepared from rice husks was used to
evaluate the elimination capacity of paracetamol in aqueous solution. The
purpose of this work is the prepare and characterizate two activated carbons
CANa1 and CANa2 starting with rice husks obtained by a simple process of
pyrolysis preceded by impregnation with sodium hydroxide. The characterization
of the activated carbons showed that pH at zero charge was 6.80 for CANa1 and
6.54 for CANa2 and the pH of activated carbons CANa1 and CANa2 was 7.10 and
7.13 respectively The adsorption of the acetic acid enabled the specific
surface area of 178.13m2 /g for CANa1 and 104.82 m2/g for
CANa2 to be obtained. The determination of the iodine index gave us the
respective values of 528.39 mg/g and 494.67 mg/g for CANa1 and
CANa2respectively.The elimination of paracetamol in aqueous solution by CANa1
and CANa2 was studied in batch mode. The influence of several parameters, such
as contact time, mass of the adsorbent, pH of the solution, initial
concentration and ionic force, was highlighted at ambient temperature. Maximum
adsorption takes place at pH = 2 and a contact time of 100 minutes for the two
adsorbents. The kinetic was described by the model of the pseudo-second order
and diffusion intraparticulate. The model of Langmuir describes better
adsorption on CANa1 while the model of Freundlich describes better adsorption
on CANa2.The adsorbed quantities obtained are 20,964 mg/g and 14,881 mg/g
respectively for CANa1 and CANa2 through Langmuir model. According to results
obtained, CANa1 and CANa2 constitute an effective support for the elimination
of paracetamol in industrial waste water.
Key words: Paracetamol, adsorption, activated
carbon, aqueous solution.
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INTRODUCTION GENERALE
Les activités anthropiques impactent les
écosystèmes depuis plusieurs décennies, posant de
réels problèmes environnementaux en ce qui concerne la
biodiversité et les ressources, notamment dans le milieu marin,
réceptacle final des polluants chimiques. Certaines substances, dites
émergentes parce que leur détection à l'état de
trace dans les écosystèmes est devenue possible par le
développement de nouvelles techniques analytiques, inquiètent
actuellement la communauté scientifique. Parmi ces contaminants
émergents, les composés pharmaceutiques humains et
vétérinaires deviennent une source de préoccupation
environnementale (Soufan, 2011).
Les produits pharmaceutiques sont principalement
retrouvés dans les eaux usées suite à leur
excrétion métabolique par l'homme et les animaux, notamment via
les effluents hospitaliers ou les effluents agricoles (médicaments
vétérinaires). De plus, les composés pharmaceutiques
assimilés par l'homme et les animaux peuvent se dégrader au sein
des organismes vivants, et les produits de dégradation issus de la
métabolisation, également excrétés dans les urines
ou les fèces, peuvent aussi être considérés comme
micropolluants. Certains d'entre eux sont considérés comme des
micropolluants cancérigènes, mutagène et dangereux
même lorsqu'ils existent sous forme de traces (Soufan, 2011). Parmi ces
produits, nous avons le paracétamol, molécule pharmaceutique la
plus consommée au monde, est aussi celle que l'on retrouve le plus dans
les milieux aquatiques et dans les effluents de stations d'épuration
urbaines (Velichkova, 2014), il se transforme en hydroquinone et benzoquinone
par l'intermédiaire du para-aminophénol qui selon les normes de
l'OMS est cancérigène, ce qui a motivé notre choix pour ce
polluant.
Il est donc nécessaire de procéder au traitement
des effluents chargés en paracétamol afin de minimiser leurs
impacts sur l'environnement et sur la santé. De ce fait,
différentes techniques ont été développées
ces dernières années pour l'élimination des produits
pharmaceutique dans l'eau. Les méthodes usuelles sont:
procédés d'oxydations classiques; procédés
d'oxydations avancées (Alvares et al., 2001); filtration sur
membrane (Robinson et al., 2001); l'adsorption (Fazal &
Rafique, 2012). L'adsorption par les charbons actifs s'est
avérée comme l'une des meilleures techniques (Fazal &
Rafique, 2012).
Le charbon actif est l'adsorbant le plus utilisé pour
l'adsorption avec grand succès grâce à sa grande surface
spécifique (500-2000 m2/g), sa structure microporeuse
(0,2-0,6 cm3/g) et sa capacité d'adsorption
élevée (Kafack, 2012). La biomasse utilisée dans le
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de ce travail est la balle de riz, déchet solide
présent en abondance dans les usines de production de riz du Cameroun et
qui est le plus souvent brulée.
Dans l'optique de valoriser la biomasse camerounaise, nous
avons utilisé les charbons actifs préparés à partir
des balles de riz pour réduire la concentration du paracétamol
dans les eaux usées par le processus d'adsorption.
Il est question pour nous, d'évaluer à
température ambiante, la capacité des charbons actifs
préparés à partir des balles de riz à adsorber en
mode batch le paracétamol en solution aqueuse.
De manière spécifique, nous nous proposons de :
y' Préparer les charbons actifs à partir des balles
de riz et les caractériser ; y' Déterminer les paramètres
optimums d'adsorption comme le temps d'équilibre, la
concentration, la masse d'adsorbant, le pH et la force ionique;
y' Étudier l'influence de la concentration initiale de l'adsorbat ;
y' Étudier la cinétique d'adsorption du
paracétamol sur le charbon en utilisant les
modèles basés sur la composition du milieu;
y' Déterminer à température ambiante
l'isotherme appropriée à cette adsorption;
Pour mener à bien ce travail, nous procéderons
comme suit :
Le premier chapitre présentera une revue de la
littérature sur les produits pharmaceutiques et plus
particulièrement le paracétamol, ensuite les différents
procédés de traitement des eaux chargées en produits
pharmaceutiques, le phénomène d'adsorption et enfin les
généralités sur les charbons actifs. Le second chapitre
présente les matériaux, les réactifs et donne une
brève description des équipements et du mode opératoire
utilisés dans le cadre de ce travail. Le troisième chapitre est
consacré à la présentation et à la discussion des
résultats de caractérisation des adsorbants et des
résultats obtenus lors de l'adsorption du paracétamol en solution
aqueuse.
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