Elaboration de matériaux adsorbants pour élimination des polluants organiques pour la protection de l’environnement

Abstract

Les polluants organiques constituent une source de pollution de l’environnement, le plus souvent issus de rejets de divers procédés industriels et peuvent être présents aussi bien dans les eaux que dans les sols. Il apparaît donc nécessaire, dans un souci de protection de l’environnement, de mettre au point des adsorbants capables de retenir et de récupérer ces produits. Dans ce contexte, les travaux de la thèse consistent à l’élaboration de matériaux biosourcés par la valorisation économique des déchets issus de la biomasse en vue de leur utilisation comme bio-adsorbants dans les traitements dépolluants des eaux industrielles des polluants organiques tels que les phénols et les colorants (Noir Eriochrome T et Bleu de méthylène) en solutions aqueuses. Les caractérisations physico-chimiques, structurales et morphologiques ont été effectuées. L’étude de la capacité de sorption de ces bio-adsorbants, ainsi que l’influence de certains paramètres expérimentaux sur l’adsorption a été accomplie par les isothermes de Langmuir et de Freunlich et par une étude cinétique en utilisant les modèles de pseudo-premier et pseudo-deuxième ordre. Les résultats montrent que la capacité d’adsorption du phénol par les bio-charbons à base des déchets de grappe de dattes et de verveine augmente avec le temps de contact, la croissance de la dose de l’adsorbant et l’augmentation de la concentration initiale en phénol. En revanche, cette capacité diminue avec l’augmentation du pH initial de la solution aqueuse et la température. La capacité d’adsorption du Noir Eriochrome T par les adsorbants à base de déchets de grappe de dattes et de verveine augmente avec l’augmentation du temps de contact, la concentration initiale en Noir Eriochrome T et la température. Par contre, il diminue avec l’augmentation du pH initial de la solution aqueuse et la dose de l’adsorbant. Pour l’élimination du bleu de méthylène par les adsorbants, la capacité d’adsorption augmente avec d’augmentation du temps de contact, la concentration initiale en bleu de méthylène et la température et diminue avec l’augmentation de la quantité d’adsorbant. Mots-clés : Biodégradable ; Adsorption ; polluants organiques ; Dépollution ; protection de l’environnement.

Abstract: Organic pollutants constitute a source of environmental pollution, most often resulting from discharges from various industrial processes and can be present in both water and soil. It therefore appears necessary, in the interest of the environmental protection, to develop adsorbents capable of retaining and recovering these products. In this context, the work in this thesis consists of developing of bio-sourced materials by the economic valorization of waste from biomass thereby using them as bio-adsorbents in the depolluting treatments of industrial water from organic pollutants such as phenols and dyes (Eriochrome Black T and Methylene Blue) in aqueous solutions. Physical-chemical, structural and morphological characterizations were carried out. The study of the sorption capacity of these bio-adsorbents, as well as the influence of certain experimental parameters on the adsorption was accomplished by the Langmuir and Freunlich isotherms and by a kinetic study using the pseudo-first and pseudo-second order. The results show that the adsorption capacity of phenol by biochars based on date bunch and verbena wastes increases with the contact time, the increase in the dose of the adsorbent and the increase in the initial phenol concentration. However, this capacity decreases with the increase in the initial pH of the aqueous solution and the temperature. The adsorption capacity of Eriochrome Black T by adsorbents based on date bunch and verbena wastes increases with increasing contact time, the initial concentration of Eriochrome Black T and the temperature. Whereas, it decreases with the increase in the initial pH of the aqueous solution and the dose of the adsorbent. For the removal of methylene blue, the adsorption capacity increases with increasing contact time, initial methylene blue concentration and temperature but decreases with increasing amount of adsorbent. Keywords: Biodegradable; Adsorption; Organic pollutants; Depollution; Environmental Protection

الملخص: تشكل الملوثات العضوية أحد مصادر التلوث البيئي، والذي ينتج في أغلب الأحيان عن التصريفات الناتجة عن العمليات الصناعية المختلفة ويمكن أن تكون موجودة في كل من المياه والتربة. لذلك يبدو من الضروري، ومن أجل حماية البيئة، تطوير مواد ماصة قادرة على إزالة هذه المنتجات واستعادتها. في هذا السياق، يتكون عمل الأطروحة من تطوير مواد ذات المصدر الحيوي من خلال التثمين الاقتصادي للنفايات من الكتلة الحيوية وبالتالي استخدامها كمواد ماصة حيوية في معالجة إزالة تلوث المياه الصناعية من الملوثات العضوية مثل الفينول والأصباغ (الإريوكروم تي الأسود والميثيلين الأزرق) في المحاليل المائية. تم إجراء الخصائص الفيزيائية والكيميائية والهيكلية والمورفولوجية لهذه المواد الحيوية. تم إجراء دراسة القدرة الامتصاصية لهذه الممتزات وكذلك تأثير بعض العوامل التجريبية على الامتزاز باستخدام معادلات لانجميور وفرينليش والدراسة الحركية باستخدام معادلات الرتبة الأولى والرتبة الثانية الزائفة. أظهرت النتائج أن قدرة امتزاز الفينول بواسطة الفحم الحيوي المستخرج من مخلفات عنقود التمر ونبات رعي الحمام تزداد مع زمن التلامس، زيادة جرعة المادة المازة وزيادة تركيز الفينول الأولي. ومع ذلك، فإن هذه السعة تتناقص مع زيادة الرقم الهيدروجيني الأولي للمحلول المائي ودرجة الحرارة. إن قدرة الامتزاز للإريوكروم بلاك تي بواسطة المواد الممتزة المعتمدة على مخلفات عبق التمر ونبات رعي الحمام تزداد مع زيادة زمن التلامس، التركيز الأولي للإريوكروم بلاك تي ودرجة الحرارة. حيث أنه يتناقص مع زيادة الرقم الهيدروجيني الأولي للمحلول المائي وجرعة المادة المازة. بالنسبة لإزالة أزرق الميثيلين، تزداد قدرة الامتزاز مع زيادة وقت التلامس، التركيز الأولي لأزرق الميثيلين ودرجة الحرارة ولكنها تتناقص مع زيادة كمية المادة المازة. الكلمات المفتاحية: قابلة للتحلل؛ الامتزاز؛ الملوثات العضوية؛ إزالة التلوث؛ حماية البيئة.