Techniques de caractérisation des noyaux de dattes

L’emploi de ces supports adsorbants dans le domaine de traitement des eaux, nécessite la connaissance de leurs propriétés physico-chimiques. La connaissance de leurs paramètres decaractérisation aide à l’explication des phénomènes qui régissent l’efficacité et la capacité d’adsorption du matériau. Plusieurs techniques analytiques ont été utilisées dans ce travail pour déterminer les propriétés physico-chimiques de N.D, elles sont brièvement décrites ci- dessous :

Analyse granulométrique

L’analyse granulométrique a pour but de déterminer quantitativement la distribution des particules du solide par classes de diamètres. La distribution granulométrique des N.D a été déterminée en utilisant l’analyse granulométrique par tamisage. Cette méthode consiste à faire passer un échantillon représentatif de matériaux à travers des tamis superposés dont les ouvertures vont en décroissant du haut vers le bas (figure IV.2).Lorsque les masses retenues sur chaque tamis deviennent constantes, le tamisage est terminé et tous les refus sont pesés. La masse de chaque refus est ensuite comparée à la masse totale de l’échantillon, ce qui permet de calculer les pourcentages de refus cumulatif et de passant (tamisat).

L’étude de la distribution granulométrique nous permet de déterminer trois paramètres caractéristiques importants d’un matériau filtrant (Desjardins, 1990), qui sont :

 La taille effective (TEX%) (ou le diamètre effective DE) : elle correspond à la grosseur des mailles du tamis qui laissent passer X % de la masse de l’échantillon. Ainsi, si on connaît la taille effective (TEX%), on déduit que (100-X) % (en masse) des grains de l’échantillon ont un diamètre supérieur à TE.

 Le coefficient d’uniformité (CU) : est le rapport entre le diamètre qui laisse passer 60% des particules et celui qui laisse passer 10%. Soit :

= %

%

( . )

 Le coefficient de perméabilité de HAZEN (K) : Calculée par la relation suivante : = × ( . )

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Figure IV.2. Dispositif de l’analyse granulométrique par tamisage.

Mesure de pH et de conductivité

Le pH est mesuré avec un pH-mètre (Hanna HI 9812-5) dans le filtrat de 5 g de N.D mis en contact avec 50 mL d’eau bidistillée préalablement agitées pendant 16 heures. La conductivité caractérise la résistance au passage du courant en solution contenant les porteurs de charge ou ions : cation et anion y compris les protons H+et les hydroxyles OH-apportés par le changement de pH de la solution. La conductivité est réalisée en utilisant un conductimètre (Extech instrument EC.500) sur le même filtrat que le pH.

Teneur en matière sèche

Le taux de matière sèche (MS) ou bien le taux d’humidité a été obtenu après passage à l’étuve d’un échantillon de 5 g de N.Dpendant au moins 24 h à 105 °C jusqu’à l’obtention d’un poids constant suivi d’un refroidissement au dessiccateur. Le taux d’humidité H (%) peut être calculé par la formule suivante :

(%) = ( − )× ( . ) Avec :

H : taux d’humidité (%).

mi : la masse initiale du N.D (g).

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Taux de cendre

Le taux de cendre brute ou matières minérales (MM) a été obtenu par calcination à 550 °C pendant au moins 6 h. Tous les résultats ont été exprimés en pourcentage du produit sec.Le taux de cendre est calculé comme suit :

(%) = × ( . )

Pi : le poids du creuset avec 1 g de N.D avant calcination (g).

Pf : le poids du creuset avec 1 g de N.D après calcination (g). Teneur en matières azotées totales

La teneur en matières azotées totales (MAT) a été mesurée selon la méthode Kjeldahl qui consiste à une minéralisation de l’échantillon par l’acide sulfurique en présence d’un catalyseur. L’azote organique se transforme en azote ammoniacal qui est déplacé par la soude et reçu dans une solution titrée d’acide borique. La quantité de NH3 présente est mesurée par dosage à l’acide chlorhydrique.

Taux de cellulose brute

Le dosage de la cellulose brute (CB) a été déterminé par la méthode de Weende

(AFNOR NF V03-040., 1993) qui se résume en 2 étapes d’hydrolyse acide et une autre

alcaline séparées par une filtration et un rinçage à l’eau chaude. Le résidu sec constitue la cellulose brute qui comprend la cellulose vraie, l’hémicellulose et la lignine.

Taux de lignine de Klason

La détermination du taux de lignine de Klason a été réalisée selon le mode opératoire suivant : 175 mg de l’échantillon de N.D est extrait au soxhlet puis mis dans 1,5 mL d’acide sulfurique à 72% pendant 1 h à 30 °C sous agitation. Ensuite un volume de 42 mL d’eau bidistillée est ajouté aux mélanges puis sont autoclavé pendant 1 h 30 min. Après refroidissement, ces mélanges sont filtrés dans des creusets préalablement séchés et pesés. Le taux de lignine est calculé comme suit :

(%) = é

× ( . )

Avec :

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Détermination de la teneur en sucres

La séparation et la quantification des sucres neutres et acides uroniques ont été réalisées en utilisant un système Dionex ICS-3000 (version Chromeleon 6,8 Dionex Corporation, Etats-Unis) (figure IV.3) constitué d’une pompe à gradient SP, un échantillonneur automatique AS, un détecteur ED électrochimique avec une électrode de travail en Or, une électrode de référence Ag/AgCl. Une colonne PA20 Carbopac (3 x 150 mm, Dionex) avec une colonne de garde (3 x 50 mm, Dionex) ont été utilisées comme phase stationnaire. La phase mobile est constituée de l’eau, de NaOH 250 mM et CH3COONa. Ces éluants ont été préparés par dilution d’une solution d’hydroxyde de sodium 46-48% (Fisher Scientific) et l’acétate de sodium anhydre (Sigma-Aldrich) dans de l’eau ultra pure. Les monosaccharides et les acides uroniques sont séparés respectivement, en utilisant des conditions isocratiques et un gradient d’élutionlinéaire. Après chaque passage, la colonne est lavée pendant 10 min avec NaOH 250 mM et rééquilibrée pendant 10 min avec les conditions de départ. Les échantillons ont été injectés par le biais d’une boucle complète de 25 μL et les séparations ont été effectuées à 35°C à un débit de 0,4 mL/min. La séquence d’impulsions pour la détection ampérométrique pulsée est composée d’un potentiel de +100 mV (0-200 ms), +100 mV intégration (200-400 ms),-2000 mV (410-420 ms), +600 mV (430 ms), et-100 mV (440 -500 ms).

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Fonctions de surface

Les fonctions de surfaces des N.D ont été déterminées selon la méthode de Bohem

(Boehm, 1966). Cette méthode consiste à doser les oxydes de surface du matériau en utilisant

les bases de forces croissantes telles que l’hydrogénocarbonate de sodium (NaHCO3) et le carbonate de sodium (Na2CO3) la soude (NaOH) et l’éthanoate de sodium (NaOC2H5). Ces bases de concentration 10-1 M sont mises au contact avec l’échantillon pendant 24 h. Les teneurs des groupes acides sont mesurées dans le filtrat comme suit :

- La quantité de NaHCO3 consommée correspond à la réaction de salification des groupementscarboxyliques forts (2-COOH voisins).

- La différence entre la salification Na2CO3 et NaHCO3 correspond à la concentration de la fonction lactone.

- La différence entre la salification de NaOH et Na2CO3 correspond à la concentration de la fonction phénol.

- La concentration de la fonction quinone est donnée par la différence de salification entre NaOH et NaOC2H5.

- Les fonctions de surface basiques (chroméne et pyrone) ont été dosées comme suit : le matériau est mélangé par agitation avec HCl à 10-1 M ; l’excès de l’acide est dosé dans le filtrat par NaOH à 10-1 M.

Le pH de point de charge nulle (pHpcz)

Le pHpcz ou pH du point de charge nulle (PCZ), correspond à la valeur de pH pour la quelle, la charge nette de la surface d’adsorbant est nulle. Ce paramètre est très important dans les phénomènes d’adsorption, surtout quand des forces électrostatiques sont impliquées dans les mécanismes. Le pHpcz de N.D a été déterminé par la méthode d’addition solide (Sarma and Mahiuddin, 2014). Une suspension de 0,1 g de N.D dans 45 ml de NaCl à 0,1 M a été équilibrée à 20 °C sur un agitateur magnétique multiposte (VELP Sientifica) pendant 24 h. Le pH initial de la suspension a été ajusté dans l’intervalle de 1 à 12 avec une solution du NaOH à 0,1 M ou du HCl à 0,1 M en utilisant un pH-mètre (Hanna HI 9812-5). Le pH final de la suspension a été mesuré après la mise en équilibre de 24 h. Le PCZ de N.D a été déterminé à partir de la courbe de pHfinal-pHinitial en fonction de pHinitial des suspensions de N.D. Le point auquel le pH devient égale à zéro est appelé pHpcz (Ponnusami et al., 2009 ; Ezechi et al., 2015).

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