Cinétique et modélisation de la capture de dioxyde de carbone et adsorption des métaux lourds et colorant par la vase de Chorfa.

Abstract

Ce travail a pour objectif d’étudier le potentiel d’utilisation de matériaux naturels pour le traitement des eaux usées chargés en polluants métalliques et organiques. La vase, issue de barrage de Chorfa (Sig, Mascara), est utilisée comme adsorbant afin de récupérer les métaux lourds (le cadmium, le cuivre et le chrome) et les colorants (vert de malachite et rouge de méthyle) en phase aqueuse. À titre de comparaison avec la vase, nous avons testé l’argile de Zahana pour éliminer le rouge de méthyle. La vase est composée principalement de la silice, de la chaux et de l’alumine sous forme d’illite, de calcite et de quartz. Sa surface spécifique déterminée est de 65,57 m2 /g et le point de zéro de charge (PZC) est égal à 7,83. La capacité d’adsorption du chrome et du cuivre est très importante : 95% et 94%, tandis que la valeur estimée au cadmium est moyennement faible 55%.Les données expérimentales montrent que le modèle Langmuir-Freundlich simule mieux les isothermes d’adsorption de ces métaux par la vase. Ce processus d'adsorption est de nature physique, selon la valeur d’énergie d’adsorption calculée par l’équation de D-R. La cinétique d’adsorption de cadmium par la vase suit la loi cinétique de second ordre contrôlé par une diffusion intra particulaire. L'étude thermodynamique pour le cadmium a montré que le processus de rétention est spontané et endothermique. Les résultats d’adsorption du vert de malachite par la vase brute et celle traitée à 600, 800 et 1000°C, ont montré que la vase brute présente la meilleure capacité de rétention de colorant par rapport aux autres adsorbants, elle est égale à 19,49 mg/g. Le modèle de Freundlich a mieux décrit les isothermes d’adsorption que d’autres modèles étudiés. L’étude cinétique d’adsorption du VM par la vase, obéit à la loi de vitesse de réaction du pseudo-second ordre et suit également la diffusion d'intra particulaire. L’étude thermodynamique a révélé que ce processus est de type physique, endothermique et spontané. La vase est appliquée également en phase gazeuse dans le but de capter le dioxyde de carbone à pression atmosphérique et à température ambiante.Les résultats de cette étude ont révélés que la quantité de gaz retenu par la vase brute est appréciable, elle est de l’ordre de 2,68 cm3 /g. Différentes théories ont été utilisées pour l'estimation des paramètres de sorption, notamment les équations de Langmuir, Freundlich, Hill de Boer et Sips. D’après les résultats obtenus, les données expérimentales sont bien représentées par le modèle de Freundlich etSips. L’énergie caractéristique E déterminée par l’équation de D-R, est égale à 20,9 kJ/mol, cette valeur indique que l’adsorption est de type physique. Les résultats cinétiques ont mis en évidence que la diffusion du gaz dans la vase était un processus assez lent, selon le coefficient de diffusion estimé à 10–12 m2 s –1 est relativement bas. L’étude thermodynamique a révélé que la récupération de CO2 par la vase est un processus spontané.