Résumé
L'adsorption est reconnue comme l'une des meilleures
techniques de traitement des eaux. En dépit de leur efficacité,
les charbons actifs commerciaux (CAC), matériaux
généralement utilisés, sont relativement coûteux. De
plus en plus de travaux sont donc orientés vers la recherche de nouveaux
matériaux, moins chers et possédant un bon potentiel adsorbant.
Les biosorbants, matériaux constitués en majorité de sous
produits agricoles, ont ainsi fait l'objet d'étude, en tant que
substituants ou compléments aux CAC. L'objectif de ce travail
était de réaliser une synthèse de littérature sur
le potentiel des biosorbants pour l'épuration des effluents liquides
chargés en polluants organiques et minéraux. L'étude est
divisée en trois parties. Premièrement, la présentation
d'une étude de la potentialité des biosorbants pour l'adsorption
des polluants en phase aqueuse. En second lieu, une étude comparative de
la capacité d'adsorption des biosorbants à l'état natif et
modifiés vis-à-vis des polluants inorganiques et organiques.
Finalement, une analyse technico-économique des biosorbants par rapport
aux CAC, en vue d'une éventuelle utilisation des biosorbants à
l'échelle industrielle. A l'issue de ces démarches, il est apparu
possible de substituer les biosorbants aux charbons actifs, moyennant certaines
modifications peu onéreuses.
MOTS CLES : Adsorption, biosorbants, charbons actifs,
dépollution, effluents, polluants inorganiques, polluants
organiques.
|
Projet de Fin d'Etudes de Elmyre Clervil
|
3
|
Synthèse de littérature sur l'utilisation
de biosorbants pour l'épuration des effluents liquides
chargés
en polluants organiques et minéraux.
Abstract
Activated carbon adsorption is recognized as one of the best
techniques of water treatment. In spite of their effectiveness, the commercial
activated carbon (CAC), are relatively expensive. Consequently, many
investigators have studied the feasibility of using low-cost substances for the
removal of various pollutants from wastewaters. The biosorbants, waste
materials from industry and agriculture, have been proposed by several workers
as substitutes or complements to CAC. The main goal of this study is to provide
a review of information on the use of biosorbants for organic and inorganic
pollutants removal from contaminated water. This work is divided in three
parts. In the first step, a study of the potentiality of the biosorbants for
the adsorption of the pollutants in aqueous phase is presented. The second part
consisted in the assessment and the comparison of removal performance of raw
materials to those of modified materials and activated carbon. Finally, the
cost-effectiveness of biosorbants has been compared to CAC, to highlight their
technical applicability. To the term of this review, it is demonstrated that is
feasible to use modified biosorbants as inexpensive adsorbants at an industrial
scale.
KEY WORDS: Adsorption, biosorbants, activated
carbon, depollution, effluents, inorganic pollutant, organic pollutant
|
Projet de Fin d'Etudes de Elmyre Clervil
|
4
|
|
Projet de Fin d'Etudes de Elmyre Clervil
|
5
|
Synthèse de littérature sur l'utilisation
de biosorbants pour l'épuration des effluents liquides
chargés
en polluants organiques et minéraux.
Tables des matières
AVANT PROPOS 2
RESUME 3
ABSTRACT 4
TABLES DES MATIERES 5
LISTE DES TABLEAUX 7
LISTE DES SIGLES 8
I INTRODUCTION 9
I.]. Contexte 9
I.2. Objectif 10
I.3. Méthodologie 10
I.3.1. Procédés de collecte des données
10
I.3.2. Traitement des données en provenance des moteurs de
recherche 11
I.3.3. Résultats des recherches effectuées par
courriels 11
II PRESENTATION DES BIOSORBANTS 12
II.]. Définition et origine des biosorbants 12
II.2. Classification des biosorbants 13
II.3.1. Biosorbants d'origine aquatique 13
II.3.2. Biosorbants d'origine agro-industrielle 13
III PRINCIPALES PROPRIETES DES BIOSORBANTS 14
III.]. Propriétés chimiques 14
III.1. 1. Le Tanin 14
III.1.2. La Cellulose 14
III.1.3. La lignine 15
III.1.4. La chitine 15
III.1.5. Le point de charge nulle (pHpznpc) 16
III.1.6. Les fonctions de surface 17
|
Projet de Fin d'Etudes de Elmyre Clervil
|
6
|
Synthèse de littérature sur l'utilisation
de biosorbants pour l'épuration des effluents liquides
chargés
en polluants organiques et minéraux.
III.2. Propriétés des biosorbants en solution
aqueuse 17
III.2.1. Fraction soluble 17
III.2.2. Gonflement 18
III.2.3. Capacité de rétention d'eau (CRE) 18
IV PARAMETRES D'EVALUATION DE L'EFFICACITE DES BIOSORBANTS 18
IV.]. La capacité d'adsorption 19
IV.2. La cinétique d'adsorption 21
V POTENTIEL DES BIOSORBANTS NATIFS POUR L'ADSORPTION EN PHASE
AQUEUSE 22
V.]. Capacité d'adsorption des biosorbants natifs
22
V.1.1. La Biomasse 22
V.1.2. Les sous-produits des industries du bois et
agro-alimentaire 25
VI MODIFICATION DES BIOSORBANTS 27
VI.]. Justification de la modification des biosorbants
27
VI.2. Biosorbants modifiés par procédés
physico-chimiques 28
VI.3. Biosorbants modifiés par procédés
biologiques 29
VI.4. Biosorbants modifiés pour la fabrication de
charbon actif 29
VI.5. Effets des modifications sur la structure et la
performance des matériaux 30
VII POTENTIEL DES BIOSORBANTS MODIFIES POUR L'ADSORPTION EN PHASE
AQUEUSE 34
VII.]. Adsorption des polluants métalliques 34
VII.2. Adsorption des polluants organiques 37
VIII ANALYSE DE L'EFFICACITE ECONOMIQUE DES MATERIAUX 40
VIII.]. Cas de la bagasse 40
VIII.2. Analyse de l'efficacité
technico-économique 41
IX CONCLUSION 44
X REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 46
Synthèse de littérature sur l'utilisation
de biosorbants pour l'épuration des effluents liquides
chargés
en polluants organiques et minéraux.
Liste des tableaux
Tableau 1 : Liste de personnes contactées 12
Tableau 2 : Capacité d'adsorption des biomasses
vis-à-vis des métaux (Bailey et al., 1999) 23
Tableau 3 : Capacité d'adsorption des biomasses
vis-à-vis des métaux (qm : mg/g) 23
Tableau 4 : Adsorption du Cd par les biomasses (pH = 5)
24
Tableau 5 : Capacité d'adsorption des biomasses
vis-à-vis des colorants (Crini, 2005) 25
Tableau 6 : Capacité d'adsorption des sous produits du
bois et agro-alimentaires vis-à-vis des polluants
métalliques 26
Tableau 7 : Capacité d'hydratation de quelques
biosorbants 27
Tableau 8 : Modification des capacités d'hydratation
par des procédés chimiques 31
Tableau 9 : Caractéristiques chimiques des biosorbants
modifiés 32
Tableau 10 : Variation de la porosité des biosorbants
modifiés 33
Tableau 11 : Comparaison du potentiel d'adsorption des
biosorbants natifs et modifiés vis-à-vis des métaux
35
Tableau 12 : Comparaison de la cinétique
d'adsorption des biosorbants natifs et modifiés vis-à-vis des
polluants inorganiques 36 Tableau 13: Comparaison du potentiel d'adsorption des
biosorbants natifs et modifiés vis-à-vis des polluants
organiques. 38 Tableau 14 : Comparaison de la cinétique d'adsorption des
biosorbants modifiés vis-à-vis des polluants organiques. 39
Tableau 15 : Comparaison des performances épuratoires de la bagasse par
rapport à celles du CAC en poudre
43
Tableau 16 : Rapport coût/ dépollution de la
bagasse et du CAC en poudre 43
|
Projet de Fin d'Etudes de Elmyre Clervil
|
7
|
Synthèse de littérature sur l'utilisation
de biosorbants pour l'épuration des effluents liquides
chargés
en polluants organiques et minéraux.
Liste des sigles
BME : Bureau des Mines et de l 'Energie
CAC : Charbon actif commerciaux CI : carbone
inorganique
COT : carbone organique total
COVACHIM : Connaissance Valorisation de la Chimie des
Matériaux
CRE : capacité de rétention d'eau
DBO : Demande biochimique en oxygène
DCO : Demande chimique en oxygène
HAP : Hydrocarbures aromatiques polycycliques
LAQUE : Laboratoire de Qualité de l'Eau et de
l'Environnement
LGCIE : Laboratoire Génie Civil et Ingénierie
Environnementale
PCB : Polychlorobiphényles pH : Potentiel
d'Hydrogène TEP : Tonne équivalent pétrole UniQ :
Université Quisqueya
|
Projet de Fin d'Etudes de Elmyre Clervil
|
8
|
|
Projet de Fin d'Etudes de Elmyre Clervil
|
9
|
Synthèse de littérature sur l'utilisation
de biosorbants pour l'épuration des effluents liquides
chargés
en polluants organiques et minéraux.
| 
