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Université des sciences et de la technologie Houari Boumediène (USTHB) 2019

Etude de l’adsorption des nitrates en milieu aqueux sur un charbon actif modifié à base de tiges de dattes

Allalou, Ouiza épse Deghal

Titre : Etude de l’adsorption des nitrates en milieu aqueux sur un charbon actif modifié à base de tiges de dattes

Auteur : Allalou, Ouiza épse Deghal

Université de soutenance : Université des sciences et de la technologie Houari Boumediène (USTHB)

Grade : Doctorat 2019

Résumé
Un nouveau matériau (CA-CTABr) a été préparé avec succès à partir de l’activation chimique (au ZnCl2) des tiges de dattes (CA), suivie d’une modification de sa surface par un tensioactif cationique. Le produit final obtenu a été utilisé pour améliorer le rendement d’élimination des nitrates en solutions aqueuses. L’analyse BET a révélé une bonne fixation des groupes ammonium quaternaire à la surface (1407 m2/g pour CA et 569 m2/g pour CA-CTABr). Les groupes fonctionnels organiques de surface de (CA) et (CA-CTABr) ont été étudiés avec la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier et leurs microstructures ont été examinées par microscopie électronique à balayage (MEB). Des expériences d’adsorption en mode discontinu ont été menées pour examiner l’effet du temps de contact, du pH de la solution, de la dose d’absorbant, de la concentration initiale en nitrates et de la température. Les résultats préliminaires ont montré une amélioration du rendement d’élimination des nitrates de 20 % à 60 % respectivement pour CA et CA-CTABr. En outre, la cinétique d’adsorption était très rapide ; l’équilibre a été atteint dans les 5 premières minutes de contact entre l’adsorbant et la solution de nitrates. L’efficacité du procédé d’adsorption dépend des paramètres de fonctionnement examinés dans cette étude en particulier de la dose du charbon actif et de la concentration initiale en nitrates. L’application de plusieurs modèles d’isothermes aux résultats expérimentaux a montré que les modèles des isothermes de Langmuir, Freundlich et de Temkin se sont révélés êtres les meilleurs ajustements des données expérimentales par rapport au modèle de Dubinin-Raduchkevich avec une capacité maximale d’adsorption des nitrates de 83,33 mg/g. Quatre modèles cinétiques simplifiés ont été testés pour étudier le mécanisme de transfert des nitrates de la solution à la surface de CA-CTABr : le pseudo-premier ordre, le pseudo-deuxième ordre, la diffusion intra-particulaire et la diffusion externe. Les résultats obtenus ont mis en évidence l’adéquation du modèle de pseudo second ordre avec les valeurs expérimentales. De plus, la diffusion intraparticulaire n’est pas l’étape limitant le mécanisme de transfert. L’étude thermodynamique a montré que le processus d’adsorption des nitrates sur le CA-CTABr est spontané, exothermique et de nature physique. Enfin, les résultats de l’étude de la régénération du CA-CTABr ont montré que la désorption des nitrates est efficace avec la solution de Na2SO4. En effet, un rendement de désorption de 100% a été obtenu.

Mots-clés : charbon actif ; tiges de dattes ; CTABr ; nitrates ; isothermes d’adsorption ; modélisation cinétique

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Page publiée le 6 février 2022