Synthèse de littérature sur l'utilisation de biosorbants pour l'épuration des effluents liquides chargés en polluants organiques et minéraux

VII.2. Adsorption des polluants organiques

Plusieurs matériaux natifs sont utilisés pour la rétention des polluants organiques; le coton, l'écorce de pin, les fibres de noix de coco, etc. Leurs performances ainsi que celles des matériaux modifiés sont résumées dans le tableau 12. Le coton développe une capacité appréciable à fixer les colorants, de 875 mg/g pour le Red basic 2 et, de 277 mg/g pour le Blue basic 9. Cependant selon Crini (2005), le chitosane possède les capacités maximales de rétention pour plusieurs classes de colorants. Chiou et al., (2002), Wu et al., (2000), Wu et al., (2002) et Wong et al., (2000) ont réalisé une série d'études sur le chitosane démontrant son affinité pour divers colorants. En effet, les perles de chitosane extraites des crabes et des homards, retiennent respectivement le Reactive red 222 à 1106 mg/g et 1037 mg/g (Wu et al., 2000). L'acide orange 12 est retenu à hauteur de 973.3 mg/g de chitosane (Wong et al., 2004). La plus petite capacité d'adsorption obtenue a été de 293 mg de Reactive red 222 par gramme de chitosane, présent dans la squame de carapace des crabes. Ceci peut s'expliquer par le fait que la surface spécifique des perles est supérieure à celle des squames des carapaces (Crini, 2005). La modification du chitosane a fait grimper son affinité pour les colorants. En effet, le chitosane modifié chimiquement peut retenir le Reactive blue 2 jusqu'à 2498 mg/g contre 2 17.2 mg/g, performance affichée par le CAC (Chiou et al., 2004).

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chargés en polluants organiques et minéraux.

Par ailleurs, les fibres de jute l'état natif fixent faiblement les colorants et la matière organique. A titre comparatif, pour une concentration de 240 mg/l de DBO, le biosorbant a épuré 33.3 % de la pollution contre 71.1 % obtenu avec le CAC. Face à la DCO son potentiel a été moindre, la dépollution n'a été que de 13.8 %. Sous forme de charbons actifs, les fibres de jute et de noix de coco adsorbent mieux le phénol (C6H5OH). La bagasse activée physiquement fixe deux fois plus de colorants que les CAC (Valix et al., 2004). Le chitosane présente la plus forte capacité d'adsorption vis-à-vis des colorants. En effet, sa capacité d'adsorption à l'état natif dépasse celle de tous les matériaux considérés dans cette étude, que ce soit sous forme de charbon actif ou simplement modifié.

Tableau 13: Comparaison du potentiel d'adsorption des biosorbants natifs et modifiés vis- à-vis des polluants organiques.

Biosorbants Types Molécules fixées q_m (mg/g) Références

Coton agricole Basic blue 2 875 Mc Kay et al.,

Basic blue 9 277 1999*

Methylene blue 22.47

	Congo red 13.18	Banerjee et al., 2005
Fibres de Jute industriel	DCO 13.8 %
	DBO 33.3 %

Acid red 27 14.95 Phan et al., 2006

1106

Perles extraites
de crabes

alimentaire Reactive red 222 1037

de homards

Chitosane

Perles extraites agro-

Wu et al., 2000*

squames extraite 293

de crabes

Perle de Chitosane agro- alimentaire	Reactive red 189 1189 Chiou et al., 2002
	Acid orange 12 973.3 Wong et al., 2004*

Fibres de noix de coco industriel Acid red 27 26.46 Phan et al., 2006

* Rapporté par Crini, 2005

Biosorbants modifiés

Types Agents

q_m

(mg/g) Références

fixées

Modifications Molécules

		Projet de Fin d'Etudes de Elmyre Clervil					38
Perles de chitosane [encapsulation (cross-linked)]		chimique * Reactive blue 2 2498 Chiou et al., 2004
			Projet de Fin d'Etudes de Elmyre Clervil		39

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chargés en polluants organiques et minéraux.

Coton Acid blue 25 589 Bouzaida et al., 2002

Charbons actifs Activation Molécules

fixées

q_m

(mg/g) Références

Types Agents

Fibres de jute

	chimique H3PO4 Phénol 181.81 Acid red 27 62.18	Phan et al., 2006
	physique CO2 Phénol 151.50 Acid red 27 50.50
Fibres de noix de coco	chimique H3PO4 Phénol 113.63 Acid red 27 49.60	Phan et al., 2006
	physique CO2 Phénol 74.63 Acid red 27 42.88

Bagasse physique CO2 (1 h.) Acid bleue 80 333.33

CO2 (15 h.) 384.6 Valix et al., 2004

Acid blue 80 121

CAC	Reactive blue 2 217. 2 Chiou et al., 2002*
		DBO 71.1 % Banerjee et al., 2005 DCO 75.6 %

* les procédés sont décrits dans l'article original

L'étude de l'efficacité des matériaux a jusqu'ici été réalisée en prenant en compte les paramètres techniques, tels que la capacité maximale d'adsorption et la vitesse de fixation des polluants sur les matériaux. Un troisième paramètre, le rapport coût/dépollution sera pris en compte dans la dernière phase de l'étude.

Tableau 14 : Comparaison de la cinétique d'adsorption des biosorbants modifiés vis-à-vis des polluants organiques.

Molécules Biosorbants Modificationsfixées

k2 (g/mg h) Références

Chitosane (g/mg min) chimique Reactive blue 2 7.29* 10^-5 Chiou et al., 2004

Coir (g/mg min) activé Méthylène blue 0.6949 Kavitha et al., 2007

CAC (BDH) Methylene blue 1.289*10-4Wang et al., 2005

CAC (F100) Methylene blue 2.611 * 10^-4

Les cinétiques d'adsorption des sorbants vis-à-vis des polluants organiques, sont en général très faibles. Toutefois, au niveau des résultats présentés au tableau 13, on remarque que les vitesses d'adsorption des CAC son encore moindres que celle des biosorbants modifiés. La rétention du méthylène bleue est réalisée beaucoup plus rapidement sur le coir que sur le CAC fourni par BDH ainsi que par F100. On souligne aussi le fait que le chitosane avec une

Projet de Fin d'Etudes de Elmyre Clervil

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chargés en polluants organiques et minéraux.

capacité d'adsorption supérieure à presque tous les adsorbants utilisés, accuse une cinétique d'adsorption très faible, ce qui peut constituer un handicap dans son application à l'échelle industrielle.