Isothermes d’adsorption complètes du COD par la goethite en matrices acides fulviques

4.4.1.1

Résultats et modélisation des isothermes d’adsorption

Les isothermes d’adsorption du COD en matrice acides fulviques et Seine-Aval par la goethite sont présentées Figure 42. La quantité de carbone organique adsorbée (mgC.g-1) est représentée en fonction de la concentration en COD (mgC.L-1) à l’équilibre pour différentes concentrations en goethite.

L’adsorption du COD en matrice acides fulviques présente un maximum de quantité adsorbée de 23,8 mgC.g-1 pour les interactions à une concentration faible en goethite (25 mg.L-

1_{). Pour la matrice Seine-Aval, la quantité adsorbée maximale est de 15 mgC.g}-1_{, L’isotherme}

d’adsorption du COD en matrice Seine-Aval ne présente pas de formation d’un plateau (maximum d’adsorption).

Les isothermes d’adsorption du COD en matrice acides fulviques et Seine-Aval sur la goethite n’ont pas la même allure. L’isotherme d’adsorption des acides fulviques par la goethite

semble présenter une allure de type L (nous ne pouvons pas écarter totalement une allure de type S), avec une première phase d’adsorption rapide qui ralentit avec le début de la formation d’un plateau. Cela pourrait correspondre à une saturation des sites d’adsorption et à une adsorption de la MOD en monocouche. L’isotherme d’adsorption du COD en matrice Seine-

Aval présente plutôt une allure du type S, avec une adsorption très faible pour les faibles

concentrations en COD à l’équilibre puis une affinité qui augmente très fortement pour des concentrations en COD à l’équilibre qui augmentent. L’affinité de la goethite pour la MOD en matrice Seine-Aval semble donc augmenter lorsque la surface de la goethite est recouverte de MO, ce qui pourrait être le signe d’une adsorption coopérative : la MO déjà adsorbée sur la goethite facilitant l’adsorption de la MOD encore en solution. Il pourrait donc y avoir une adsorption en multicouches. Il semble donc que l’adsorption de la MOD urbaine et celle des acides fulviques soient en partie gouvernées par des processus différents sans doute en raison de leurs caractéristiques physico-chimiques différentes.

Figure 42 : Isothermes d’adsorptions complètes du COD en matrice Seine-Aval (9,8 mgC.L-1_{) et acides} fulviques (8 mgC.L-1_{) par la goethite (5-1000 mg.L}-1_{) à pH 8.}

Dans la littérature, pour des expérimentations du même type, il est plus fréquent d’observer des isothermes de type H (Gu et al., 1994; Weng et al., 2006). Cette différence avec la littérature provient probablement des conditions d’expérience, les études citées travaillant à concentration fixe très élevée en particules (1 g.L-1) et également avec de la MOD très hydrophobe (acides humiques de sol).

Les isothermes d’adsorption expérimentales du COD par la goethite en matrice acides

fulviques et Seine-Aval ont été modélisées par différents modèles présentés dans le paragraphe

2.4.2. Les résultats obtenus pour les différents paramètres des modèles ainsi que pour les critères de qualité sont présentés dans le Tableau 19.

L’isotherme d’adsorption expérimentale du COD par la goethite en matrice acides

fulviques, a été bien ajustée par les équations de Koble-Corrigan et de Langmuir (R2=0,98). Le coefficient de Koble-Corrigan (A) est de 1,99 Ln_.mgC1−n _.g-1 _{pour les acides fulviques et un}

maximum d’adsorption donné par la constante de Langmuir (C0) de 51,6 mg.g-1. L’isotherme

Koble-Corrigan est une isotherme à trois paramètres qui incorpore les modèles d’isothermes de Freundlich et de Langmuir et peut modéliser une adsorption hétérogène. L’isotherme d’adsorption expérimentale en matrice Seine-Aval n’a pas été bien ajustée par les modèles testés. Il n’est donc pas possible de comparer les valeurs des constantes entre les deux matrices étudiées. Toutefois les valeurs expérimentales confirment qu’il y a plus d’adsorption en matrice

acides fulviques qu’en matrice Seine-Aval. En outre, l’allure des isothermes est différente ce

qui pourrait témoigner de mécanismes d’adsorption différents.

Tableau 19 : Valeurs des paramètres des modèles pour les isothermes d’adsorption du COD par la goethite en matrices Seine-Aval (SA) et acides fulviques (AF).

modèles Goethite-AF Goethite-SA

Fr eu n d lic h R 2 Kf n 1/n MRPE K o b le -C o rr ig an R2 0,98 kk 1,99 α 1,96 ak 0,08 MRPE 0,05 La n gm u ir R2 _0,98 C0 51,63 KL 0,08 RL 0,19 MRPE 0,04 Si p s R2 a b c MRPE

4.4.1.2

Évolution de la nature de la MOD après l’adsorption par la goethite

L’évolution de la nature de la MOD restant en solution après adsorption par la goethite à pH 8 a été étudiée par le suivi des valeurs de SUVA pour tous les points de l’isotherme d’adsorption ; ceci afin de mettre en évidence un éventuel fractionnement de la MOD lors de l’adsorption. L’évolution du SUVA pour les isothermes d’adsorption du COD en matrices

acides fulviques et Seine-Aval est présentée en Figure 43. Les valeurs de SUVA sont présentées

Le SUVA diminue avec l’augmentation de la concentration en goethite. Cette diminution est beaucoup plus forte (-49%) dans le cas de matrice acides fulviques que dans le cas de la matrice Seine-Aval (-22%). Cette diminution du SUVA de la MOD qui reste en solution après l’adsorption met donc en évidence un fractionnement de la MOD lors de l’adsorption avec une adsorption préférentielle des fractions les plus aromatiques surtout en matrice acides fulviques. La diminution plus forte du SUVA en matrice acides fulviques pourrait s’expliquer par le fait que l’adsorption du COD y est beaucoup plus forte qu’en matrice Seine-Aval ce qui peut amplifier le phénomène de fractionnement.

Figure 43 : Variations du SUVA de la MOD non adsorbée lors des interactions avec la goethite à différentes concentrations de goethite (10-1000 mg.L-1_{) dans les matrices Seine-Aval et acides fulviques}

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