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Etude comparative des propriétés d'adsorption de quelques micro--polluants sur les phosphates naturels et le charbon actif.

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par Noureddine BARKA
Université Ibn Zohr, Agadir - Diplome d'études supérieures appliquées de chimie 2004
  

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I.2.2 Utilisation du charbon actif

Les charbons actifs sont utilisés dans la plupart des procédés industriels. Ils interviennent dans les industries chimiques, pharmaceutiques et agro-alimentaires pour purifier les produits.

Les charbons actifs destinés à l'adsorption des gaz, comme ceux qui sont utilisés dans les cartouches de masque à gaz, comportent un réseau très développé de micro-pores

Pour la récupération des solvants, les charbons utilisés sont ceux qui ont des micro-pores plus larges. En effet, l'adsorption a lieu en phase vapeur et les micro-pores doivent être assez gros pour que la rétention soit faible et la désorption soit aisée. La matière première utilisée est souvent le bois.

Dans le cas de l'adsorption en phase liquide qui permet par exemple de décolorer certaines solutions se sont les mésopores les plus gros qui jouent le rôle le plus important. La nature de la surface est également un facteur déterminant du pouvoir adsorbant, principalement vis-à-vis des électrolytes.

II. LES ADSORBATS

II.1. Bleu de méthylène

Le bleu de méthylène, colorant cationique, est une molécule organique appartenant à la famille des Xanthines [9]. Elle est choisie comme modèle représentatif des polluants organiques de taille moyenne. L'adsorption du bleu de méthylène est utilisée depuis longtemps en vue d'évaluer les performances du charbon actif avant son emploi dans une installation d'épuration des eaux. C'est une molécule qui est utilisée aussi pour tester les pouvoir adsorbants des solides [10-11], et pour déterminer leur surface spécifique [12].

La formule développée du bleu de méthylène est représentée dans la figure ci dessous.

Figure I.4 : Structure chimique du bleu de méthylène

II.2. Les colorants textiles

Les tests d'adsorption sont réalisés sur deux colorants commerciaux largement utilisés dans l'industrie de textile et de la tannerie, il s'agit du :

- Jaune basique : colorant cationique - JK2R : colorant anionique

Les caractéristiques physico-chimiques notamment la formule chimique de ces colorants ne sont pas communiqués pas le fabricant.

III. LE PHENOMENE D'ADSORPTION III.1 Généralités

L'adsorption a l'interface soluté-solide est le phénomène physique ou chimique par lequel des molécules présentes dans un liquide se fixent à la surface d'un solide[13]. Ce phénomène provient de l'existence, à la surface du solide, de forces non compensées, qui sont de nature physique ou chimique conduisant à deux types d'adsorption :

· adsorption physique (ou physisorption) :

Elle est due à la force électrostatique entre les molécules du soluté et la surface du solide. il peut s'agir :

- d'interaction ou de répulsion entre espèces chargées, - d'interaction entre dipôles

- d'interaction de type Van Der Waals,

- des liaisons hydrogène.

La physisorption est rapide, réversible et n'entraînant pas de modification des molécules adsorbées.

· adsorption chimique (ou chimisorption) :

Elle met en jeu une ou plusieurs liaisons chimiques covalentes ou électrostatiques entre l'adsorbât et l'adsorbant. La chimisorption est généralement irréversible, produisant une modification des molécules adsorbées. Ces dernières ne peuvent pas être accumulées sur plus d'une monocouche (couche d'une molécule d'épaisseur).

La distinction entre les deux types d'adsorption n'est pas toujours facile. En effet, les énergies mises en jeu dans les physisorptions fortes rejoignent celles qui interviennent dans les chimisorptions faibles.

III.2 Description du mécanisme d'adsorption :

L'adsorption se produit principalement en trois étapes, intervenant chacune dans l'expression de la vitesse totale :

1)-

diffusion extragranulaire de la matière (transfert du soluté à travers le film liquide vers la surface des grains).

2)- transfert intragranulaire de la matière (transfert de la matière dans la structure poreuse de la surface extérieure des graines vers les sites actifs).

3)- réaction d'adsorption au contact des sites actifs, une fois adsorbée, la molécule est considérée comme immobile.

III.3 Isothermes d'adsorption

L'isotherme d'adsorption représente la quantité adsorbée en fonction de la concentration du soluté à l'équilibre à une température donnée.

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