Adsorption du rouge chlorophenol

Les tracés des quantités du Rouge chloro- phénol retenues sur les solides HT et HT-C en fonction du temps de contact à différentes concentrations initiales sont reportés sur la

Figure 2. Ils mettent en évidence que la ciné- tique d’élimination est rapide. En effet, l’équilibre est atteint à moins d’une heure de contact. Il apparaît également que l’échan- tillon calciné retient plus de colorant que celui qui n’est pas calciné. Ceci peut s’expli- quer par le fait que le déplacement des anions carbonates présents dans l’espace interfoliaire des argiles HT est connu pour être très difficilement échangeable. Enfin, La quantité fixée dépend nettement de la concentration initiale du colorant comme le montre la Figure 2.

Les cinétiques d’adsorption sur les maté- riaux étudiés à différentes concentrations ini- tiales suivent une expression de vitesse d’adsorption du second ordre (Gupta et al., 1992) (équation 1) ce qui est montré par la linéarité des courbes Figure 3).

(1) où Q_e2 et Q_a représentent les quantités adsorbées du soluté par unité de masse de l’adsorbant (mmole/g) respectivement à l’équi libre et au temps t ; k₂(g/(mmole.mn)), la constante de vitesse du second ordre et t (mn), le temps de contact.

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0 300 600 900 1200 0 100 200 300 Temps de contact (mn) t/ Q a (m n .g /m m o le ) Co = 0,32 mM/l (HT-C) Co = 0,16 mM/l (HT-C) Co = 0,32 mM/l (HT)

Figure 2. Cinétique d’adsorption du colorant sur HT et HT-C 0 0,15 0,3 0,45 0,6 0 100 200 300 Q a (Q ti té s fi x ée s) (mmo le /g ) Co = 0,32 mM/l ( Co = 0,16mM/l (H Co = 0,32 mM/l (

La Figure 4 montre l’effet du pH initial de la solution sur l’élimination du colorant. Nous remarquons que le pH ne présente pas une influence notable sur l’adsorption du rouge de chlorophénol sur l’argile HT-C. Ceci pour- rait être justifié par le fait que les matériaux HT C, au cours du processus de réhydrata- tion, libèrent des ions OH - (Kameda et al., 2003). Il en résulte une stabilisation du pH de la solution. Dans le cas du solide HT , nous constatons aux valeurs de pH > 9, que les quantités fixées par rapport à la masse du matériau introduite diminuent. Cette réduc- tion de l’efficacité d’élimination de HT pour - rait être expliquée par la présence des ions OH- et CO₃2- ; ces derniers entrent en com- pétition avec les ions du colorant sur les sites d’adsorption du matériau HT.

La Figure 5 illustre les résultats des expé- riences relatives à l’effet de la masse sur les quantités de colorant fixées. Il est aisé de constater que l’adsorption du colorant est affectée par la variation de la masse : l’aug- mentation de celle-ci entraîne une diminu- tion de la surface totale des particules de

l’adsorbant disponible à la rétention des anions. Ceci concorde avec les résultats obtenus par d’autres auteurs pour la sorp- tion d’autres anions. (You et al., 2002). On note sur les isothermes d’adsorption du chlorophénol (Figure 6) que le matériau HT a une capacité maximale de rétention de 1,28 mmole/g, valeur inférieure à la capa- cité d’échange anionique trouvée de HT (3,54 mmole/g). Ceci indique que les phéno- mènes d’échange entre les feuillets sont peu ou pas responsables de la rétention de ces anions. Ceci suggère que ces derniers se fixent par adsorption électrostatique sur des sites provenant des groupements situés sur les bords des feuillets. Ce résultat va dans le même sens que des travaux effectués par Inacio et al., (2001), lesquels ont signalé l’échange non fructueux des anions carbo - nates de l’espace interfeuillet par des subs- tances organiques. Par ailleurs, la capacité de fixation du matériau calciné HT C (1,94 mmole/g) est supérieure à celle du matériau de départ HT . Ce qui suggère, en accord avec plusieurs observations anté-

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Figure 4 : Adsorption du Rouge de chlorophénol en fonction du pH 0 0,2 0,4 0,6 4 6 8 10 Q a (mmo le/g ) pH HT-C (Co = 0,32 mmole/l) HT (Co = 0,32 mmole/l)

Figure 5. Adsorption du colorant en fonction du rapport solide/solution 0 0,5 1 1,5 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 Q a (m m o le/g ) R (g/l) HT-C (Co = 0,674 mM/l) HT (Co = 0,674 mM/l)

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rieures (Kameda et al., 2003 ; Lazaridis et al., 2003), qu’en plus du processus d’adsorption sur la surface externe, il y a également un processus d’intercalation d’anions, lors de la reconstruction du domaine interlamellaire. Le spectre IR obtenu après réhydratation du matériau HT-C (Figure 7b), en présence du colorant montre que la bande de vibration située entre 3 000 et 3 500 cm-1, attribuée aux vibrations de valence des molécules d’eau intercalées et adsorbées (Figure 1a), est sen- siblement élargie. Un tel comportement a été observé par d’autres auteurs (Vaysse, 2001). Ceci est communément interprété par la pré- sence du polluant dans l’espace interfoliaire, ce dernier est soumis à de fortes interactions avec les groupements OH des molécules d’eau et par conséquent le milieu devient fortement désordonné. La présence des bandes situées à 1590, 1230, 1095, 1020, 950

et 836 cm -1 (Figure 7b), attribuées à des bandes de vibration signataires de la pré- sence du colorant (figure 7a), confirme le fait que certains ions, provenant du colorant, sont intercalés dans l’espace interfeuillet lors de la reconstruction du domaine interlamel - laire ou bien adsorbés à la surface des parti- cules du solide HT-C. Enfin, Le spectre IR du matériau HT-C après traitement par le colo- rant (Figure 7b) présente une bande de vibra- tion vers 1 367 cm-1, attribuée à des ions carbonates cointercalés.

L’examen des résultats des essais relatifs à l’effet du temps de contact sur l’adsorption du rouge chlorophénol sur l’argile HT -C après traitement par le colorant et calcinée à 550°C indique que le recyclage de ce matériau par restitution et calcination- recons truction est possible (Figure 8). En effet, l’ad sorbant restitue 91 % de son

Figure 6. Isothermes d’adsorption du Rouge de chlorophénol 0 0,5 1 1,5 2 0 0,3 0,6 0,9 1,2 Qa ( mmol e/ g) Ce (mmole/l) (HT-C) (HT)

pouvoir d’élimination du colorant étudié. Ceci suggère notamment que ce dernier pourrait constituer d’intéressant support pour le piégeage de ce colorant.

Conclusion

Les études par spectroscopie infrarouge et analyse physico-chimique ont montré que l’argile anionique obtenue par synthèse correspond bien à un composé de type hydrotalcite avec une bonne cristallinité et sa capacité d’échange anionique est de l’ordre de 354 meq/100g.

L’étude des phénomènes physico-chimiques qui régissent les interactions entre cette argile et son produit de calcination vis-à-vis du rouge chlorophénol révèle que le maté- riau calciné pourrait être un bon candidat pour le piégeage de ce polluant. En effet, le traitement de solutions contenant de 0 à 1,5 mmole/l en rouge chlorophénol a donné des résultats encourageants. La capacité de rétention de ce matériau est de 1,94 mmole/g. Enfin, l’étude de la régénération par calcination-reconstruction de l’adsorbant indique que le recyclage de ce matériau cal- ciné est possible. Ceci suggère notamment que ce dernier pourrait constituer d’intéres- sant support pour le piégeage de ce type de polluant.