Etude thermodynamique et cinétique de l'adsorption du quelques colorants sur charbon actif

Abstract

Résumé L’utilisation de plus en plus croissante des colorants synthétiques dans divers domaines (industries textiles, imprimeries, cosmétiques, etc.) constitue des facteurs de risques pour la santé et des nuisances pour l’environnement. Par ailleurs, la protection de l'environnement, préoccupation majeure de notre société, encourage donc le développement de procédés pour l'amélioration des méthodes de dépollution respectueuses de l’environnement. Des procédés complémentaires de traitement (adsorption, oxydation avancée, filtration membranaire, etc.) sont donc actuellement développés pour le traitement des eaux usées du fait de l’inefficacité des traitements classiques pour certains micropolluants comme les colorants. Parmi ceux-ci, l’adsorption sur charbon actif est particulièrement intéressante du fait de sa simplicité de mise en œuvre, sa flexibilité, son coût et son efficacité. On a fait cette recherche pratique pour étudier la thermodynamique et la cinétique d'adsorption de quelques types des colorants (Bleu de méthylène, Rouge de méthyle, Orange de méthyle) sur charbon actif. Nous avons choisi les valeurs idéales pour chaque propriété que nous avons appliquée à ce processus. Il s'agit des effets de concentration, de pH, de température, temps de contact et de la masse. L’objectif principal de notre travail est l'étude de dépollution par charbon actif (commercial) d'une eau contaminée par colorants. Les résultats obtenus ont été modélisés suivant les équations cinétiques du pseudo-premier ordre, pseudo-second ordre. Les résultats expérimentaux de la réaction globale sont parfaitement ajustables au pseudo-second ordre, avec de très grands coefficients de régression. L’analyse des paramètres thermodynamiques montre que le processus d’adsorption sur les substances étudiée, se fait avec des réactions spontanées et favorables (ΔG < 0).

Abstract The increasing use of synthetic dyes in various fields (textile industries, printing, cosmetics, etc.) constitutes risk factors for health and nuisances for the environment. In addition, the protection of the environment, major concern of our society and encourages the development of processes for the improvement of the methods of depollution respectful of the environment. Complementary treatment processes (adsorption, advanced oxidation, membrane filtration, etc.) are therefore currently being developed for the treatment of wastewater due to the inefficiency of conventional treatments for certain micro pollutants such as dyes. Among these, adsorption on activated carbon is particularly interesting because of its simplicity of implementation, its flexibility, its cost and its efficiency. We did this practical research to study the thermodynamics and adsorption kinetics of some types of dyes (Methyl Blue, Methyl Red, and Methyl Orange) on activated carbon. We chose the ideal values for each property that we applied to this process. These are the effects of concentration, pH, temperature, contact time and mass. The main objective of our work is the study of depollution by activated carbon (commercial) of water contaminated by dyes. The results obtained were modeled according to pseudo-first-order, pseudo-second-order kinetic equations. The experimental results of the global reaction are perfectly tunable to the pseudo-second order, with very large regression coefficients. The analysis of the thermodynamic parameters shows that the process of adsorption on the studied substances, is done with spontaneous and favorable reactions (ΔG < 0)