4-23 EL MESSAOUD -LACHERAI - EDE4 AGADIR (2013) : Accueil

The 4th International Congress Water, Waste & Environment (EDE4)
Agadir, Morocco, December 18-20, 2013
Valorisation du bois des noyaux de jujubiers (Zizyphus lotus)
Application à la rétention de bleu de méthylène
N.El messaoudi, M.El khomri, A. Lacherai, S.Bentahar et A. Dbik
Laboratoire de Biotechnologies et Valorisation des Ressources Naturelles
Université ibn Zohr, Faculté des Sciences, BP 8106, 80000 Agadir, Maroc
Résumé. Ce travail est une contribution à la recherche d’adsorbants efficaces et moins coûteux d’une
part, et d’autre part à la valorisation d’un matériau agroressource en l’occurrence le bois des noyaux de
jujubiers (BNJ). L’efficacité de ce matériau est testée sur un colorant largement utilisé dans l’industrie
textile : le bleu de méthylène. L’influence des différents paramètres influençant l’adsorption (temps de
contact, masse de l’adsorbant, température, pH et concentration initial de la solution) a été étudiée. Le
phénomène d’adsorption mis en jeu suit une cinétique d’ordre 2 et décrit par l’isotherme Langmuir.
Mots-clés: Adsorption, Environnement., Bleu de méthylène, Jujubier, Traitement des eaux.
1 Introduction
La préservation de l’environnement nécessite le
développement et l’optimisation des technologies
visant la réduction de la pollution de l’air, du sol, et
de l’eau.
Jusqu'à présent et malgré les efforts de
dépollution des effluents industriels, une quantité
importante de polluants de toutes sortes est rejetée
dans l’environnement.
Ces polluants sont susceptibles de s’adsorber sur
divers substrats naturels d’origine minérale, animale
ou végétale. Mais, la demande croissante des
adsorbants utilisés dans les procédés de protection
de l'environnement a fait que ils deviennent de plus
en plus cher ce qui suscite une recherche
complémentaire de nouveaux matériaux adsorbants
efficaces et moins coûteux.
Le présent travail s’inscrit dans cette optique. Il
porte sur l’étude du phénomène d’adsorption sur un
matériau agroressource, en l’occurrence le bois des
noyaux du jujubier (BNJ), d’un colorant très utilisé
dans le domaine de textile : bleu méthylène (BM).
Les solutions utilisées sont obtenues par dilution
d’une solution mère. Le pH des solutions est ajusté
si nécessaire avec de l’acide nitrique HNO3 (0.1N)
et la soude caustique NaOH (0.1N).
2.3 Montage utilisé
L'étude de l'adsorption de Bleu de méthylène sur
le BNJ, et de l'influence des différents paramètres a
été réalisée en régime statique en utilisant le
dispositif schématisé dans la figure 1. Ce système
permet d'avoir un meilleur contact entre adsorbatadsorbant, en évitant toute décantation de
l'adsorbant [1] et aussi maintenir la température
constante durant toute l'expérience
2 Matériel et méthodes
2.1 Préparation de l’absorbant utilisé
Le bois des noyaux de jujubier (BNJ) est trié
pour éliminer les déchets puis laissé sécher à 110°C
dans l’étuve pendant 24h. Ensuite il est broyé dans
un broyeur « Resch SM 100 ».
Fig. 1. Schéma du montage utilisé dans l’adsorption en
régime statique [2]
2.4 Méthode d'analyse
2.2 Solutions
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La détermination de la concentration résiduelle
du colorant est effectuée par spectrophotométrie
dans le domaine du visible à la longueur d'onde
maximale d'absorption 661 nm déterminée
auparavant.
La quantité adsorbée qe et
le rendement
d'adsorption R(%) ont été calculés en utilisant les
équations suivantes (1) et (2), respectivement.
(C0 -Ce )×V
m
(C -C )×100
R(%) = 0 Ce
0
qe =
(1)
Fig. 3. Effet de la masse d’adsorbant sur le rendement
d’adsorption. (Temps de contact = 60 min ; PH=4, 6
; C0= 128mg/L ; V= 50mL ; T= 22±1°C ;
0,5<d<1mm).
(2)
Où, C0 (mg /L) et Ce (mg/L)
/L) sont les concentrations
initiale et d'équilibre de la solution BM,
respectivement, V (L) est le volume de la solution,
et m (g) est la masse de l’adsorbant utilisé.
L’analyse de ce graphe montre que le rendement
d’adsorption de BM
M augmente avec la masse
d’adsorbant mise en suspension dans la solution et
conduit aussi à utiliser 5g d’adsorbant comme masse
optimale d’adsorbant dans la suite du travail
3 Résultats et discussions
3.1 Paramètres influençant l’adsorption
3.1.3 Effet de pH de la solution d’adsorbat
3 .1.1 Effet de temps de contact
Les résultats de cette étude sont représentés sous
formes de graphe dans la figure 4..
Les résultats obtenus sont représentés sous
forme du graphe représenté dans la figure 2.
Fig. 4.. Effet du pH de la solution sur la quantité adsorbé
(Temps de contact = 60 min ; C0= 128mg/L ; V= 50mL ;
T= 22±1°C ; m= 5g ; 0,5<d<1mm).
Fig. 2.. Effet du temps de contact sur la quantité adsorbé
(C0= 128mg/L ; V= 50mL ; pH=4, 6 ; T= 22±1°C ; m=
5g ; 0,5<d<1mm).
Nous constatons une augmentati
augmentation de la quantité
adsorbée du BM
M avec le pH qui peut être expliquée
par le fait que l'ajout des proton H+, entraîne la
neutralisation de la charge négative du matériau,
matéria ce
qui défavorise l’adsorption du BM
B cationique en
milieu très acide et inversement la favorise en
milieu basique.
Le graphe montre que l’adsorption de bleu de
méthylène sur BNJ passe par deux étapes : une
rapide et autre lente et déterminante et aussi qu’un
temps de contact de 60 min parait adéquat pour la
suite du travail. [3, 4].
3.1.2 Effet de la masse d’adsorbant
3.1.4 Effet de la concentration de l’adsorbat
Le graphe ci-dessous (figure 3)) correspond aux
résultats obtenus.
Les résultats obtenus sont représentés sous forme
de graphe dans la figure 5.
Nous constatons une augmentation de la quantité
de BM retenue par l’adsorbant
avec sa
concentration initiale.
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3.3 Isothermes d’adsorption
Pour déterminer la capacité maximale
d’adsorption et identifier le type d’adsorption [5, 6]
l’étude des isothermes d’adsorption a été menée.
Les résultats obtenus sont représentés dans
le tableau 2.
Tableau 2. Paramètres isothermes pour l'adsorption du MB
sur BNJ.
Fig.5. Effet de la concentration initiale BM sur la quantité
adsorbée. (Temps de contact = 60 min, pH=4, 6 ; V= 50mL ; T=
22±1°C ; m= 5g ; 0,5<d<1mm).
KL (L/mg)
0,0295
3.1.5 Effet de la température
KF (L/g)
0.191
KT (L/mg))
0,406
Les résultats sont représentés sous forme de
graphe dans la figure 6.
Langmuir
qm (mg/g)
RL
R²
4,437
0,119-0,404
0,119
0,992
Freundlich
1/ n
R²
0,692
0.973
Temkin
b (Kj/mol)
R²
3,176
0.990
Selon ces résultats nous pouvons conclure que :
- Le modèle de Langmuir décrit mieux
l’adsorption du BM sur le BNJ avec un coefficient
de corrélation R²= 0.992.
- L’adsorption sur le BNJ est favorable puisque
le facteur de séparation RL est compris entre 0 et 1.
4 Conclusion
Cette étude a montré la possibilité d’élimination
du bleu de méthylène présent dans les eaux
résiduaires par le bois des noyaux du jujubier. Elle a
permis aussi la détermination de la masse optimale
de l’adsorbant (5 g), et de mettre en évidence l’effet
de température et du pH sur l’adsorption de BM sur
le BNJ. Cette étude a montré aussi que l’isotherme
de Langmuir décrit mieux le phénomène
d’adsorption mis en jeu et a suivi le modèle de
pseudo ordre.
Fig.6. Effet de la température sur la quantité adsorbé (Temps de
contact = 60 min ; C0= 128mg/L ;pH=4, 6 ; V= 50mL ;
m= 5g ; 0,5<d<1mm).
Nous en concluons que l’augmentation de la
température entraîne celle de la quantité adsorbée de
BM sur BNJ.
3.2 Etude cinétique d’adsorption
L’étude cinétique du phénomène d’adsorption
de BM sur le BNJ a donné les résultats regroupés
dans le tableau 1.
Références
Tableau 1. Paramètres caractéristiques la cinétique
d’adsorption mise en jeu.
Cinétique de 1ère ordre
qe cal (mg/g))
K1 (min-1)
R2
1,172
0,115
0,973
Cinétique de 2ème ordre
qe cal (mg/g)
K2 (g mg-1min-1)
R2
1,196
0 ,743
[1]] Aerdizzone. S, Gabrielli. G, Lazzari. P, Adsorption of
methylene blue at solid/liquid and water/air
interfaces, Colloids Surface, 76, pp 149-157,
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1993
[2] K.R.Hall; L.C.Eagleton, A.Acrivos, T.Vermeulen,
Ind.Eng. Chem. Fundam, 5,212, (1966).
[3]] Seip H.M., Alstad J., Carlberg G.E., Martinser K.,
Skaane R. (1986), Sci. Total.Environ., 50, 87-101.
87
[4]] Locke M.A., Gaston L.A., Zablotowicz R.M. (1997),
J. Agric. Food Chem., 45,286-293.
293.
[5] D.M Di toro., J.D. Mahony.,P.R. Kirchgraben., A.L.
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Technol. 20 (1986) 55-61
[6]] S.J.Serverston, S. Banerjei, Environ. Sci. Technol.
27(1993) 1690-1692.
0999
L’analyse de ces résultat montre que la réaction
d’adsorption de BM sur les le BNJ suit une loi de
2ème ordre.
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