Application d'une algue rouge, la corallina elongata, dans l'adsorption du nickel en Batch et en lit fixe.

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Re~ciement

Tout d 'abord, nous tenons à remercier Dieu clément et Miséricordieæa De nous avoir donné la f;orce et le courage de mener à bien ce modeste

Trcrvail

Nos plus grands remerciemenis vont à M"3 :BOUREMMAD.F notre

Ei'icadreur pour nous avoir guidé pour la réalisafion de ce projet et le Souiien scientifique et morale qu'il now avons apporté.

Nous tiemi à remercier to:us ceux et celle qui de loin ou de près a contribué à

Firialiser ce modeste travail que nous espérons sera à la hauteuT de lew engagement. Nous remercions vivemerïi les étudiants pœu leur aide matèrielle et

Morale durarïi toute la période de préparation.

Nous rLe saiuons oublier nos remerciememts à tous ceux qui orïi

Contribué de près ou de loin à la réalisation de ce travail, airisi qu'à tous

Les enseignants et l'e"5emble de persorïnels de la bibliothèque Pour leur serviabilité exemplaire.

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DédiLxbce

Je remercie le Dieu le fozff Pet*Scrn/ de m'avoir motivé à réaJiser cc modeste Travail égalementje remercie ma famille, qui m 'encoumgé et

Soutenus à arriver à ce stade de ma formation.

A celui qui est absents mais a mon eprit et dans mon cœu à h mémoine de mon père à qui ce modeste travail aurait fàit beaucoup plaisir.

Repose en paix **chère papa *. et que dieu est pitié de ton âme. Je dédie ce laconique travail à ma très chère mère qui m 'a accompagné durant

Les momcmts les ph)s rudes de ce long parcours de mon éducation, celle qu 'a Fait preuve de oes phis copiemz desseins pour me pcmettre de goûter le Fardeau de ce monde et de chercher la voîe de ma vie avec ces précie`nL conseils.

*A mes braves ffères * * A mes très chères sœurs*

* A mes neveux et mes nièces* A tous mes chères amis.

Enfin, a tous ceux qui sont pas eme ces ligne mais c'est sur à mon esprit surtout krimo Œen Said )

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DEDICACES

Je remf}i.ci€ 1e dieu le tout puissant de m'zryoir

motivé à réaliser ce modesûe tm:yail.

JE DÉDIE CE MODESTE TRAVAIL À:

• MA TRÈS ClnRE GRANDE MÈRE

• MA TRÈS CIJÈRE MÈRE

• MON TRËs cimR pÈRE

• A ÀŒS SŒURS ET FRÈFÆS Er LEURS FEMMS

• A TOUTE MA GRANDE ET PEITIE FAmLE

• A TOUS h4ES AMIS ET COLLÈGUES

• A TOUS CEUX QU M'ONT AIDÉ ET ENCotJRAGÉ

}LnËl<>±+£=g*l+d3èl2^+a;±+j++?i3<+±Èll¢L

¢jâÈJl)+ÉÀbÉLA,È.lSl1S®li.`l)Ja:l+ÉÀ^t*<}`g,

üLü d #1, .*lJÊï

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Sommaire

IDtmd uction générale

Chapitre I : Généranté

1. génémlité sur le nickd ... 1

1.1 propriétés: ...

1.2 les effets du nickel sur l'enviroimement et la sante 11 Adsorption

11.1 généralité

11.2 La cinétique d'adsoption 11.2.1 Etapes d'adsorption

11.2.2 Facteurs influençant l'équilibre d'adsoption ... 3

11.2.3 modèles cinétiques d' adsorption

a-Equation de pseudo ler ordre (Lagergren) b- Equation de pseudo 2e ordre (Ho et al.)

11.3 classification des isothermes d'adsorption Classe L Classe S Classe H Classe C 11.4 Modèles d'isothemes 11.4.1 Modél de Lmgmuir ... 5 11.4.2 Modéle de Freundlich 11.5 Etude themodynamique

11.5.1 Caractérisation thermique de l'adsoption

III. Adsoption su colonne ...

111.1. introduction 111.2. La méthode Expérimentale ... 6 7 7 8 8 8 111.3. Modèles mathématiques relatives à la cinétique d'adsorption en colonne .... 9 111.3 .1. Modèle de Thomas

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111.3.2. Modèle de BOHATR ET ADAMS (1920)

Capitre 11: Etude exprémental

1. Prétraitement de ]'a]gue

11. Dosage du nickel par spec.rophotométrie d'adsorption moléculaire ... 12 11.1 Les réactifs 11.2 protocol 11.3 la coube d'étalonnage 11.3.1 Coube étalomage de Ni 12 12 13 13

111. Etude de ['adsorption du nicke] en système fermé (batch) .,..., 13

111.1 Paramètres d'adsorption du nickel 111.1.1 Effet de la concentration

111.1.2 Effet de masse 111.1.3 Effet de PH

111.1.4 Effet de la temperature 111.1.5 Effet de diamètre des tamis 111.1.6 Isotheme d'adsoption

IV Etude de l'adsoption du nickel sur colome

IV.1 Mode opératoire

V. Résultats et discussions

V.1 Caractérisation de l'algue

VI Cinétique d'adsorption de nicke[

VI.1 Effet de la concentration VI.1.l Models cinétiques

a) Model de pseudo-premier-ordre b) Model de pseudo-second-ordre VI.2 Effét de pH

VI..3 Effet de la masse de l'adsorption de nickel VI..4 Effet de granulométrie

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VI.5 Isotlierme d'adsorptîon VI.5.1 Modélisation des résultats VI.5.1.1 Isotheme d'adsorption pou Ni

a) Isotheme de Langmuir pour Ni b) kotheme de Freundlich pour le Ni

VII Thermodymmique

VII.1 Effet de la température

VII.1,1 Détemination des paramètres thermodynamiques ... 25 VIII. Etude de l'adsorption du njckel stir co[onne

VIII.1 Application du modèle de Thomas

VIII.2 Application du modèle de BOHART et ADAMS

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Liste des figures

Figurel : Domaines d'existence d'un soluté lors de l'adsorption

su un matériau microporeux

Figure 2: Classes des isothemes d'après Gilles et Coll

Figure 3 : model de mono -ouche

Figure 4 : Evolution de la concentration dans les deux phases

Figure 5 : méthode de préparation de l'algue

Figure 6 : courbe d'étalonnage pour le dosage colorimétrique du Ni Figure 7: Dispositif expérimental de l'adsorption sur colonne

Figure 8 : Effet de la concentration initiale en fonction de temps sur l'adsorption du Ni sur ',a'gue

Figure 9 : cinétique de pseudo-premier-ordre pour l'adsorption du Ni

Figure 10 : cinétique de pseudo-second-ordre pour l'adsorption

Figure 11 : Effet du pH sur l'adsorption du nick

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Figure 12 : effet de la masse l'adsorbant sur l'adsorption du Ni sur l'algue..„..„ ... „...„ ... 22

Figure 13 : effet de granulométrie l'adsorbant sur l'adsorption du Ni sur l'algue ... „..„..„.22 Figure 14 : lsotherme d'adsorption du M sur l'algue

Figure 15 : isotherme linéaire de Langmuir pour le Ni Figure 16 : isotherme linéaire de Freundlich pour le M

Figure 17 : effet de la température l'adsorption du Ni sur l'algue

Figure 18 : effet de la thermodynamique de l'adsorption du Ni sur l'algue ... „ ... 26

Figue 19 : Courbe de percée relative à l'étude de l'influence de la masse du lit.

(Co= 30 mg/l, D=2 ml/min, T= 25C°)

Figure 20: modèle de Thomas

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Introduction

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Introduction généml€ :

La pollution de l'eau a pris une grande part des préoocüpations environnementales, du ïàit que les volumes des eaux usées générées par les diffërent§ secteLurs d'activités sont devenus de

plus en plus importmts.

Les métaux louds sont toxiques, leurs rejets constituent une menaœ particulière su la santé et l'environnement, leu existence dms les eaüx de rejet est non désirable caŒ. ils affectent kus

usages domestique et agricole.

Des prtx#sus riysiquœ et chimiqufæ tels qœe : lœ techniques inembramire, Ia filtration, l'oxydaticm ont été laigememt étudiée§ pou eliminŒ les métaip[ lourds, pollmts des c" uséf= à des concenûtions élevées.

L.adsorption cst h méthde de choix la plus empk)yée pou l'élimimtion des métaux lognÉ

car elle est moins oouœuse est fàcile à réaliser.

Dms le processus d'adsoption, le charbon actif présente une forie capacité d'adsorption due

essentiellement à sa grande surface spécifique mais ce procédé reste toujouis coûteux,

L'attmtion a été fbcalisée par la suite, sur b recherche de noweaux mœériauK adsorbants

aymt les mêmes perfommces que ]e charbon actif mais économiquement pælant moins onér"

pour cette raison on se dirige vers la valorisation de la bioimsse pou un développement durable,

les algues suscitent beaucoup d'intérêt vu leu abondance.

Ccmme la viue de fijel est côtière, elle est riche Œ cette biomasse, dms ce travail on s'es( intéressé à une aLgue rouge la corallim elongata, dans l'adsoption du nickel en bûtch et en lit fixe.

Lœtestsd'adsorptioncmtésézéaliséseûbatchcmétudimtl'effetdeplusieugparamèdestelsque

lacmceû"oninitiale,lamassedeI'adsorbant,lepH....etc.

L'effst de la masse été éûidié sur le prooédé en lit fixe.

IÆ travail réalisé est divisé en deux chapÉœes principûux :

- Dans Je pretnier chpïœ on s présenté me iecherche bibliogmphique relafive à des iqppels sLfr lesnétauxlourdsprécisémentleNickel,desnotionssul'adsotptiononté¢éaussiprésentées.

-Le sœond chapitre est consacré à la partie expérimentale dans lafluelle on peut voir lcs œractéristiques de l'algue ainsi que le procédé d'adsorption du rickel en batch et un test a &é nsalisé en lit fixe.

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Chapitr l Généralités

1. Généralités sur le nickel.

1.1 propriétés :

Le nickel est un métal loud, de symbole chimique Ni, de numéro atomique 28 et de masse atomique58,69Ule nickel qui fait partie des "métaux de transition" est classé comme le 23ème plus abondant élément dans la croûte terrestre, avec une concentration d'environ 75mg/Kg. De très petites quantités se trouvent dans les roches sédimentaires comme le grès; par contre des grandes quantités se trouvent dans le basalte ( 160mg/Kg) et les duites (2000mg/Kg).

Les principaux minerais de nickel sont : pentlandite [(Fe, N])9S8] ;gamiérite[(Ni,Mg). Le nickel est utilisé dans une grande diversité d'applications grâce àsoninoxydabilité, sa grande résistance à un vaste régime de température, son beau poli et ses qualités comme élément d'alliage.

Les principales industries qui utilisent le nickel sont :

L'acier inoxydable, les alliages à base de nickel, le nickel électrolytique, les aciers alliés, les produits de fonderie, les accumulateus et les alliages à base de cuivre [1]. 1.2 Effets du nickel sur l'environnement et la sante

La concentration de nickel dans les sols est très variable : elle dépend du fond géologique et surtout de la pollution. Le nickel est un élément essentiel pou les végétaux supérieus, mais l'excès de nickel peut induire une toxicité. Certaines espèces végétales sont connues pou accumuler fortement le nickel et sont utilisées pou la dépoLlution des sols.

La concentration atmosphérique est généralement faible, mais peut être bien

supérieure en zone ubaine.

Dans les eaux souterraines et de surface, et dans l'eau destinée à la consommation humaine, sa concentration est généralement comprise entre 1 et 10 Lig/L.

A des concentrations supérieues, le rickel peut causer des allergies par contact avec la peau et par présence dans la noumture, il est aussicancérigène.

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Chapitr l Généralités

11 Adsorption :

11.1 Géném[i¢és :

L'adsoiption est le processus ou des molécules d'une espèce appelée adsorbat (gaz ou liquide) viement se fixer su la surface d'un solide .appelé adsorbant. L'adsoption peui être physique ou chjmique se]on la nanme de l'interaction qui se produit entre l'adsorbat et la surface de l'adsorbant [2].

11.2 Cinétique d'adsorption: 11.2.1 Etapœ d'adsorption

L'adsorption se produit principa]ement en quatre étapes. La figure 1 représente ui

matériau (absorbant) avec les différents dmahes dans lesquels peuvent se tTouver les

molécules organiques ou inorganiques qui sont susceptibles d'entrer en interaction avec le solide présentant des pores et des micropores .

1 l,hi,`l. [.,t],,ldL.

2 L'ilm 1,iquidl' l-„\(|.ml.

_î Dil`l`u>ll`11

Inlrapdrtll`LIlal]-|`

J .,\d`(,rpt,{`n

Figurel : Domaines d'existence d'un soluté lors de l'adsorption

su un matériau microporeux [3].

Avant son adsoption, le soluté va passer par plusieurs étapes :

1. Diffi]sion de I'adsobât de la phase liquide exteme vers le film situé au voisinage de la surÊ)ce de l'adsori]ant.

2. Diflùsion extra granulaire de la matière (transfert du soluté à travŒs le fih liquide vers la surface des grains).

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Chapitr l Génémlités

3. Ttmsfm htiË grmuhire de h matière (transfcrt de b matièr€ dans la stmcftm

poreuse de la surfàce extérieue des graines vers les sites actifs).

4. Réaction d'adsorption au contact des sites actifs, une fois adsorbée, la molécule est Considérée comme immobile.

11.2.2 Facteurs influeDçant I' éq ui]ibre d 'adsorption

L'équilibre d'adsorption entre l'adsorbant et l'adsorbat sera influencé par de nombreux paramètres : • Lanature de l'adsorbant

• LepH

• Latempérature • Lanature de l'adsorbat ® Polarité • Surface spécifique.

11.2.3 modèles cînétiques d'ædsorption

La cinétique peut êtie présentée par diffërents modèles

a- Equation de pseqdo 1" ordre (Lagergm) :

Ce modèle est rçprésenté par l'équation suivante :

#=kl.(qe-qt, [a]

qe et qt : capacités d'adsorption à I'équilibre et au temps t [mg/g] ki : constante d'adsoption du pseudo 1" mdne [min-]]

En intégrant et en linéarisant l'équation (a), on retombe su l'équation Œ) qui pemet d'obtenir ki et qc. Pou la linéarisation, i] fàut prendre ln (qei,) en fonction du temps

[4].

ln(qe -qt) = ln(qe) -ki.t

b- Eqmtion de pseudo 2ème oi.dre Œ|o et a|.) :

#=k2.(qe-qt,2

[c]

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Chapitr l Généralités

k2 : constante d'adsorption du pseudo 2è" ordre [g mg-]min-]]

En intégrant et en linéarisant l'équation (c) on retombe su l'équation (d) qui pemet d'oboenir k2 etqe. Poiir la linéarisation, il faut prendi€ t/q, en fonction du temps [4].

:=Ëà+±t [d,

11.3 C[assif]cation des isotl]ermes d'adsorption

Expérimentalement, on distingue quatre classes principales nommées : S

(sigmoïde), L (Langmtril), H Œame affinité) et C (partition constmte). La figuie 2 illustne la fome de chaque t)pe d'isothermes selon la classification de Gilles et al.

'rypc

S 1- rl c

HE¥H

_,

/

----

_-,-

_,---

-/

- . _ ., <sub>` - _ -.</sub> `..

Figure 2: Classes des isothemes d'après Gilles et Coll. [5],

Cette classification tient compte entre autre d.un certain nombre d'hypothèses [6] :

• Le solvant s'adsorbe su les mêmes sites que le soluté. Ceci implique

l'existence d'une compétition d'adsorption entre le solvant et le soluté.

• Le nombre de sites susceptibles d'accueillir les molécu]es de soluté à la

Surface du solide diminue quand la quantité adsorbée augmente.

• L'orientation des molécules à la surface. On peut citer le cas où les molécules

sont adsorbées verticalement ou horizontalement su la surface.

• Enfm, les interactions attractives ou répulsives entne les molécules adsorbées se manifestent d'une façon notable dans le phénomène d'adsoption

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Chapitr l Généralités

- Clz"eL

Les isothemes de classe L présentent, à fàible concentration cm solution, `me concavité toumée vers le bas qui traduit une diminution des sites libres au ftr et à mesure de la progression de l'adsoiption.

- Classes

Les isothemes de cette classe présentent, à faible concentration, une concavité toumée veis le haift.

- Classe H

la partie initiale de l'isotheme est presque verticale, la quamtité adsorbée apparaît importante à concentration quasiment nulle du soluté dans la solution.

- Classec

Les isothemes de ceœe classe se caractérisent par une pariition constante en,,tr_e_ {g

solution et le substrat jusqu'à un palier.

11.4 Modèles d'isothermes :

Plusieus lois ont été proposées pou l'étude de l'adsorption, elles expriment là

entre la quantité adsorbée et la concenmon en soluté dans un solvant à une

température donnée. Nous rappellerons ci-dessous les principales lois utilisées.

11.4.1 Mode] de Langmuir :

La tiiéorie proposée par Langmuir rçpose su une vision cinétique de l'adsorption de molécules de gaz sur une surftce plme :il n'y a pas d'accumulation des molécules, les molécules sont continuellement « bombardées» sur la surface et ui équilibre d'adsorption et de désorption se meftent en place [7].les hypothèses de ce modèle sont les suivantes : l'espèce adsorbée est située su un site bien défini de l'adsoiption (adsorption localisée) et chaque site n'est süscçptible de fixer qu' une seule espèce adsorbée. L'énergie d'adsorption de tous les sites est identique et indépendante de la présence des espèces adsorbées sur les sites voisins (surface homogène et pas

d'interaction entre espèces adsorbées).il est applicable à l'adsorption mono

moléculaire du soluté à la surface de l'adsorbant à l'équilibie. Oe = Om . [K£. Ce/(1 + K£. Ce)]

Dans le cas d'une faible quantité de soluté adsorbe, le teme K. Ce peut être très infërieu à 1 et il est alors néglige. La rotation de Langmuir se réduit alors à une

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Chapitr 1

Généralités

relation directe entre la capacité d'adsorption et la concentration à l'équilibre de l'adsorbat en phase liquide :

Qe = Qm. KL. Ce

Par ailleus, la linéarisation de la fonction de saturation par passage aux inverses

dome :

± = [(1/OmKL). (1/Ce) + (1/Om)]

L'équation obtenue est celle d'une droite de pente l/Qm .KL et d'ordomée à 1' origine 1/Qm , ce qui permet de déterminer les deux paramètres d'équilibre Qm et KL 11.4.2 Model de Freund[Îch :

En 1926 Freundlich a établi une isotheme tiiès satisfaisante qui peut s'appliquer avec succès à l'adsorption des gaz, mais qui a été principalement utilisée pour l'adsorption en solution.

Ce model repose sur deux hypothèses :

• La quantité de sites susceptibles d.adsorber le compose est illimitée,

• Les affinités chimiques des sites diminuent lorsque la quantité adsorbée augmente.

L.isotheme de Freundlich est le plus ancien de l'isotheme non linéaire. C'est le model d'adsorption non linéaire le plus largement utilise.

L'isotheme de Freundlich est représentée par l'équation suivante.

Qe=KF.C`eln

Avec :

Ce : concentration a l'équilibre, exprime en (mg/l).

Qe ; quantité du produit adsorbe par urité de masse d'adsorbant exprimée en (mg/g).

Kf : constante de Freundlich caractérisant le pouvoir adsorbant du solide. l/n : constante de Freundlich caractérisant l'affmité du produit pour adsorbant. L' isotherme de Freundlich est généralement représentée sous sa fome linéarisée :

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11.5 Etude thermodynamique :

11.5.1 CamctérisatioD tl]eimique de ]'adsorption :

De façon générale, une variation ou transformation d'un système s'accompagne d'une Variation de l'énergie libre de Gibbs (AG). Cette variation dépend de l'état initial et de l'état final :

AG : enthalpie libre de l'état final - enthalpie libre de l'état initial dans le cas d'une réaction de molécules sur une surface, l'énergie de Gibbs est composée de deux temes, un terme enthalpique (AH) qui exprime les énergies d'interaction entre les molécules et la surface adsorbant, et un teme entropique (AS) qui exprime

lamodification et 1'arrangement des molécules dans la phase liquide et su la suface. L'Émportance relative des deux temes dépend du système adsorbat-adsorbant

envisagé.

La frisabilité d'une réaction est défmie par AG (KJ.mol-'), qui correspond à la variation d'enthalpie et autrement dit, la variation d'énergie à pression constante. Un

système themodymmique évolue toujours pontanément vers un niveau énergétique

plus bas. Pour qu'une réaction soit réalisable isolément, la condition est donc que AG soit négatif.

A G -- A H - T A S

AG (KJ .mol-') : variation d'enthalpie AS (J. mol-' .K-]) : variation d'entropie

D'une façon générale, le phénomène d'adsorption est toujours accompagné d'uii processus themique qui peut être soit exothermique (AH < 0) ou endothemique (AH

> 0) [8].

La mesure de la chaleu d'adsoiption AH est le principal critère qui permet de différencier la chimisorption de la physisorption.

En règle générale, la variation d'énergie libre pour la physisorption est comprise entre

- 20 et 0 kJ, / mol, cependant, chimisoption est comprise dans une gamme de -400 à 80 kJ/mol.

La relation themodynamique AG = AH - T AS associée à la relation Vant' Hoff

AG = -RT ln K [9], nous permet d.aboutir à l'équation d'Eyring [10] :

ASAH

LnK=

K : constante de distribution de sorption

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R : constante des gaz parfaits 8, 31447 J.mol-'.K-[ T : température °K

La variation d'entropie (AS) est une mesure de désordre.

Généralités

111. Adsorption sur colonne

111.1. introduction

Le dimensiomement des uités d'adsorption su colonne est basé su des

considérations hydrodynamiques et physico chimiques, débit du fluide, temps de séjour, concentration, affinité adsorbant, granulométrie . . . etc.

Pou décrire l'adsorption du soluté dans le cas d'une phase liquide circulant à travers le lit d'adsorbmt, on utilise des relations de tramsfert entre les phases mobile (liquide) et solide (fixe). Pour cela, le profil de la concenmtion dans les deux phases doit être connu, en fonction du temps et de l'espace.

111.2. Méthode Expérimenta]e :

On l'appelle aussi méthode de la zone de transferi de matière (ZTM), c'est cette médiode qui s'approche le plus de la réa)ité.

Ce concept a été développé par Michael [11] pour I'échange d'ion et plus tard adapté Par Lukchis [ 12] pour l'adsoption.

La méthode en elle-même est très simple, efficace et très fiable pour la pratique et permet d'établir des conélations pou les systèmes d'adsorption [13] .Toutefois, il

faut bien fixer les conditions opératoires:

1 . un lit urifome ;

2. un débit volumique et une concentration unifome pou la phase liquide ; 3. pas de changement de phase ;

4. une énergie d'adsorption négligeable ;

5. absence d' interaction entre [es molécules adsorbées.

11 a été remarqué que durant le processus d'adsorption, ce n'est pas tout le lit qui participe au phénomène de transfert, mais seulement une portion du lit dont la profondeu est variable, et où pratiquement se déroule 95% de l'échange du soluté entre les deux phases mobile et fixe. Cette portion du lit nommée « zone de transfert

de matière »se déplace à travers le lit à une vitesse constante jusqu'à sa saturation

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11:'1'',.111 111.1:' / 1 \1 11.'1''`.111 \lll li'

Généralités

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a) Evolution de la concentration dans la phase solide. b) Evoluüon de la concentration dans la phase liquide

l -Zonc satimée l -qtJantité adsorbée réellement él iminée 2-Zone vide 2-quantité non adsortx5e à éLimi"*

1 +2- quantité ioüle susceptib]e théoriquement d"être éliminée par la ZT

Figure 4 : Evolution de la concentration dans les deux phases.

111.3. Modè]es mathématiques relatives à ]a cinétique d'adsorption en colonne

Deux modèles sont employés pou décrire les coubes de percée ou cinétiques d'adsorption en colonne obtenues en faisant varier ]es différents paiamètres

Opératoires à savoir: la granulométrie, la hauteur de lit, le pH de la solution à traiter, le débit d'alimentation et la concentration initiale de la solution à traiter.

111.3.1. Modèle de THOI\4AS

Divers modèles mathématiques peuvent être employés pou décrire l'adsoption

à travers une colonne à lit fixe. Le modèle le plus cité dans la littérature est celui de Thomas. 11 a été utilisé pou l'adsorption des composés organiques, inorganiques et métaux lourds.

En traçant la courbe ln [(Co/C)-l ] en fonction du temps (t), nous déduisons les Pammètres du modèle de Thomas à savoir les constantes Kth et qo [14].

J"(Ë-1,-

Kth. Qo. M - Kth. Co. t Avec :

Co: Concentration initiale du polluant (mg.l-[).

C : Concentration d'effluent au temps (t) en sortie de la colonne (mg.l-L) M : Masse du biosorbant ou la biomasse (g).

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Chapitr l Généralités

Kth : Constante de Thomas (1.mg-].h-').

Qo: Capacité d'adsorption maxjmale du soluté su la biomasse (mg.g -]). D : Débit d'alimentation en solution de la colonne (l.h-])

t: Temps de percée relative à la concentration C en sortie de la colonne U).

111.3.2. Modèle de B0HATR ET ADAMS (1920) :

Modelé d'Adams - bohart : pour tenir compte de l'adsoiption du chlore su un char

chêne fixe dans un modelé dynamique, bohart et Adams ont établi l'équation fondamentale décrivant la relation entre C/Co et l'heure.la modélisation conçue par ces auteurs était initialement prévue pou les gaz et elle a été transposée plus tard aux

Liquides en remplaçant tout simplement les temes en pression par des temes de concentration, puisqu'il s'agit de la même défmition même de l'activité chimique

d'une solution aqueuse dans solution dans un milieu dilue (bohart et adams,1920). Pour résoudre les équations de model, certaines hypothèses ont été fomulées (1 ): Les concentrations sont faibles C<< Co

Lorsque : t + œ : qi No avec : No capacité d'adsoption

La vitesse d'adsorption est limitée par le transfert de masse exteme La résolution des équations de conservation de la matière conduit à :

[n(:o) --KCot -KNo% (1)

Où , Co et C : sont respectivement les concentrations initiales et la solution aqueuse instantanée dans la solution (g L-'),K est la constante cinétique(L/g/min), No est la capacité d'adsoiption (g L-]), Z est la profondeu du lit dans la colome (m), t est l'heue(mn) et U et la vitesse de sortie du gaz(m sec-])[15].

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1. Prétraitement de I'algue :

L'algue utilisée dans cette étude, a été prélevée au niveau de la région du grand fàr de

la wilaya de Jijel en fëvrier 2017. La procédure expérimentale employée pour préparer l'algue est présentée su la figure

Figure 5 : méthode de préparation de l'algue

11. Dosage du nickel par spectrophotométrie d'adsorption

mo]écu]aire :

11.1 Réactifs :

-dimethylglyoxime (DMG) 1 % dans l'éthanol -Persulfate de potassium (K2S2 08) 4%

-Solution standard du nickel 1 g/1

-Dissoudre 4.13g de chlorure du nickel Jvjcz26fJ2 0dans Ll d'eau distillée -Solution fille du nickel 10mg/l

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expérimentale

11.2 Protocole :

Dans 6 fioles de 50 ml on (l.2.4.6.10ml) de solution de nickel lomgn et 1 ml de DMG 1% dans chaque fiole .et 2ml de K2S2084% et on ajoute 5 ml de concentration puis on complet avec l'eau distillée jusqu'à 50 ml. Attendre 30 min avant les mesures. 11.3 la courbe d'étalonnage :

On fait les lectures à hax = 460 nm, les résultats sont cités dans le tableau 1. Tablegm 1 : Absorbance des solutions du complexe dimethylglyoxime Ni (IV)

Numéro de fiole 0 2 3 4 5 6

Solution de nickel 10mg/l (ml) 0 1 2 4 6 10

DMG 1 1 1 1 1 1

K2S208 4% (ml) 2 2 2 2 2 2

NH3 (ml) 5 5 5 5 5 5

Eau distillés jusqu' a (ml) 50 50 50 50 50 50

Concentration de nickel (mg) 0 0.2 0.4 0.8 1.2 2

L'absorbance 0.00 0.01 0.1896 0.248 0.348 0.543

113.1 Courbe étaloDDage de Ni :

La courbe d'étalomage est représentée sur la figure 6.

0,2737x+O,01327 R2=o,95992

0.0 0.5 1,0 1.5 2,0

concentration de Ni (mgn)

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111. Etude de l'adsorption du nickel en système fermé (batch).

L'adsorption du nickel sur notre adsorbant a été effectuée en « batch ». 100 mg de la carollina elongata est mis en suspension dans une solution de 50 ml du nickel de concentration initiale Co. Les concentrations du nickel résiduelles Ce, sont déteminées par spectrophotométrie (Shimadzu UV-1601). Le pourcentage

d.adsorption du nickel ct sa quanthé adsoTbée pûr gramme d'adsoTbant qt ont été calculés comme suit :

Rendement d'adsorption R en ; % R= [100(Co -Ce)] /Co

Quantité adsorbée : qt = [(Co -Ct) V] /m, Où Co : est la concentration initiale du Ni en (mg/L),

C, : est la concentTation résiduelle du Ni en (mg/L), Ce : est la concentration du Ni à l'équilibre (mg/L),

V : est le volume de la solution (L) et m est la masse de l'adsorbant (g). Les difïérents résultats obtenus sont tracés sous fome de coube qads= flt).

Nous avons commencé par déteminer le temps de contact en étudiant l'effet de

la concentration initiale, ensuite on a déteminé les paramètres influençant la cinétique d'adsorption, L'isotherme d'adsorption ainsi que l'étude themodynamique. 111.1 Paramètres d'adsorption du nickel :

111.1.1 Efret de la concentn]tion de Ni :

- Dans un 3 bécher de lL, ajuster le volume à lL pour obtenir une solution de nickel de la concentration variable à (10mg/l.20mg/l.30mg/l) ;

- Ajouter lgdel'algue ;

- Effectuer une agitation en utilisant un agitateur mécanique avec une vitesse moyenne de rotation de 250 tour/min ;

• prélever toutes les 30 minutes l0ml de la solution agitée et filtrer.

• Ajouter le reste des réactifs comme à l'établissement de la courbe d'étalomage de nickel,

• Laisser au repos pendant 30 minutes puis effectuer la lecture au spectrophotomètre (UV-vis) a la langueur d'onde de 460nm pour le nickel ;

• Reporter les valeus obtenues sur les coubes d'étalonnage pou obtenir la

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partie expérimentale

111.1.2 Effet de masse de Ni :

• Les expériences ont été réalisées sur des soLutions du nickel de concentration de 100 mgn .la masse de 1'algue varie selon les valeuis suivantes 20mg, 40 mg, 60 mg, 80 mg, 100 mg, 200 mg, 300 mg et 400 mg.

• Agiter pendant 3h, faire des prélèvements et ajouter les réactifs comme à la détemination du temps d'équilibre ;

• Effectuer les lectures au spectrophotomètre à la longueur d.onde de 460nm ;

• Reporter les valeurs obtenues su la coube d'étalonnage pour obtenir la

concentration conespondante. 111.1.3 Effet du pH de Ni:

• Préparer une série de béchers de 50 ml, à la température ambiante, et la concentration de nickel 100mg/l ;

• AjusterlepHàl'aidedeHcletNaoHde2 à l2.

• Ajouter dans chaque bécher une même masse d'adsorbant (0.lg).

• Agiter pendant 3h, faire des prélèvements et ajouter les réactifs comme à la détermination du temps d'équilibre ;

• Effectuer les lectures au spectrophotomètre à la longueu d'onde de 460nm ; • Reporter les valeurs obtenues su la courbe d'étalonnage pour obtenir la

concentration correspondante.

• III.1.4 Effet de ]a températüre de Ni :

L'effet de la température sur l'adsorption du Ni su l'algue à été étudié pou une

gamme de températue allant de 20 °C, 40°C et 60°C, pour la même concentration initiale 100mg/l, la masse de l'adsorbant a été fixée à 100 mg, la vitesse d'agitation à 350 rpm et le temps de contact à 3 h.

111.1.5 Efret de la grmiilométrie de Ni:

• Préparer 3 fioles de 50 ml : ajouter dans chaque fiole 50ml de solution mère de la concentration 1 Oomg/l ;

- Ajouter dans chaque fiole 0.1g de l'algue de difïérents diamètres des tamis (d=0.38mm, d=0.45mm, d<38 mm) ;

• Effectuer une agitation en utilisant un agitateu mécanique avec une vitesse moyenne de rotation de 350 tour/min ;

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• Ajouter les restes des réactifs comme à l'établissement de la courbe

d'étalomage ;

• Effectuer les lectures au spectrophotomètre à la longueur d'onde de 460nm ; 111.1.6 Isotl)erme d'adsorption de Ni:

• Préparer une série de béchers de 50 ml : contenant chacun une solution aqueuse de différentes concentration de nickel soient : 50mg/l, 100mg/l, 150mg/l, 200mg/l, 250mg/l, 300mg/l, 350mgfl, 400mg/l, 500mg/l.

• Ajouter dans chaque bécher o.1g de l'algue ;

• Agiter pendant 3h à une vitesse de 350 tour/min, filtrer et faire des prélèvements comme à la détemination du temps d'équilibre ;

• Ajouter les restes des réactifs comme à l'établissement de la coube d.étalomage ;

• Effectuer les lectures au spectrophotomètre à la longueu d'onde de 460nm ;

• Reporter les valeurs obtenues su la courbe d'étalonnage pou obtenir la

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IV Etude de l'adsorption du nickel sur colonne :

W.l Mod€ opémtoîre

Les essais d'absoTption en lit fKe ont été réaüsés su une colonne de laboratoire en verre de 1.8 cm de diamètne intérieure et de 30 cm de longueu Figuie 7.

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V. Résultats et discussions :

V.l CamcoérisatioD de ]'aJgu¢ :

La camctérisation a été réalisée par les deux étudiantes ARICHEN et ZAZOUA.D

dans un mémoire de master [16].

Elles ont trouvé que l'algue est essentiellement, un carbonate de calcium substitué par le magnésium (Ca. Mg) C03.

Ce résultat a été confirmé par la diffiaction des rayonx X ainsi que la spectroscopie IR VI. Cinétique d'adsorption de nickel :

VI.1 Effet de la concentration de Ni:

Les résultats de la cinétique d'adsoption à diffërentes concentrations initiales sont

représentés su la figue8

0 50 100 1SO 200 250

t(min)

Figum 8 : Effet de la concentration initiale en fonction de temps su l'adsorption du Ni su l.algue.

On remarque que l'adsorption de nicke] augmente avec l'aug[nentation de la concentration riitiale oeci est dû au fàit que le nombre de cation Ni+2 augmente, on remarque aussi que à faible concentration (10mg/L) le temps d'équilibre est atteint directement à 30min, par contre lorsque la concentration augmente, le temps d'équilibre augmente progressivement il est atteint au bout de 120min ceci est dû à

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l'élévation de l'intensité de la compétition entre les cations pou atteindre la surface

de l'algue.

VI.1.1 Models cinétiques

a) Mode] de pseudo-premier-ordre

Le model linéarisé est présenté sur la figure 9

2o 4o 6o 8o 1ao 12o 14o 16o 18o 2cx) 2zo

t (min)

Figure 9 : cinétique de pseudo-premier-ordre pou l'adsorption du Ni : On remarque que la cinétique de pseudo-premier-ordre pou l'adsorptiondu nickel

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b) Mode] de pseudo-second-ordre

Le model linéarisé est présenté su la figure 10

20 40 60 80 100 120 140 1eo 180 200 220

t (min)

Figure 10 : cinétique de pseudo-second-ordre pou l'adsorption duJvi .

Ces résultats montrent une variation linéaire de VQt en fonction de t.On remarque que le model de pseudo-secondordre s'applique parfàitement, la quantité à l'équilibre calculée confime l'application de ce modèle à l'adsorption ce qui montre que l'adsorption se £rit par étape. Les paramètres sont représentés su le tableau 2 Tableau 2 : comparaison des coefficients de la cinétique d'adsorption de nickel.

paramètre pseudo-premier-ordre pseudo-second-ordre

10mg/l

20mst

30mst

10mst 20mgfl

30mst

K 0.00479 0.00385 0.00734 0.0959 0.01102 0.01204 R` 0.2974 0.1141 0.3469 0.9748 0.99634 0.99908 qexp 4.9777 8.5962 8.9259 4.9777 8.5962 8.9259 qcal 3.4563 1.2030 1.3242 4.5510 8. 805 1 9.2626 19

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VI.2 Effet de pH de Ni:

L'effet du pH est représenté sur la figure 11

2 4 6 8 10 12

pH de la solution

Figure 11 :Effet du pH su l'adsorptïon du nickel.

Le pH est un facteur très important pour l'adsorption, ilreprésente un paramètre

agïssant grandement su la capacité d'adsorption.

On remarque qu'au début, le taux d'élimination du nickel augmente et se stabilise àpartir d'un pH=4, à un pH=8 on remarque un Saut dans le %d'adsorption ceci ne correspond pas à me adsorption mais plutôt à une précipitation car si on consulte les fome du nickel en fonction du pH on remarque qu'il fome un précipité Jvi(OH)2 à des pH basiques.

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VI.3Effet de lamasse de I'adsorbant de nickel:

L'effet de la masse est présenté su la figure 12.

28 28 24 22 20

€

oa.a' 1 8 16 14 12 10

--.

/

/1 1 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 masse de l'adsorption (mg)

Figure 12 : effet de la masse l'adsorbant su l'adsorption du Ni sur l'algue.

La coube de la figure 9 montre l'augmentation de la quantité adsorbée en fonction de

la masse de l'adsorbant, ceci est en relation avec l'augmentation des sites d'adsorption avec l 'augmentation de la masse.

VI.4 Effet de granulométrie de Ni:

L'effet du diamètre des particules de l'adsorbant est présenté su la figure 13.

'`\\

1--.

d <0.38 d.0.38 d=O,45

djametre (mm)

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On remarque une diminution de l'adsorption avec l'augmentation du diamètre des particules, on peut expliquer ce comportement par le fait que plus le diamètre est petit plus la surface crée (surface de contact) est grande et donc l'adsorption augmente.

VI.5Isotherme d'adsorption de Ni:

L'isotheme d'adsorption est présentée sur la figure 14

o 1 oo 2oo 3oo 4m

Ce (mg^)

Figure 14 :Isotheme d'adsorption du Ni sur l'algue.

A partir des résultats trouvés on peut noter que l'adsorption du nickel a donnéun isotherme de classe L 4 qui une diminution des sites libres au fu et à mesure de la progression de l'adsorption.

VI.S.1 Modé[isation des résultats :

VI.5.1.1Isotherme d'adsorption pour Ni :

Dans la littérature,il existe plusieus modèles qui représentent les isothemes d'adsorption, mais les plus utilisés sont ceux de Langmuir et de Freundlich ;

a) Isotherme de Langmuir pour Ni :

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0,18 0.16 0,14 0.12 EOJ0 J O.Oe

9

- 0,06 0,04 0.02 0,œ

partie expérimentale

y=5,99784x+0,00585 R2=o,99026 1 1l 1 0.CKX) 0,005 0,010 0.015 0,020 0.025 0,030 1/Ce Wmg)

Figure 15 : isotherme linéaire de Langmuir pour le Ni.

b) Isotherme de Freund]icl] pour ]e Ni : Dans ce cas on représente Ln(Qe) en fonction de Lnce

y=0,88892x+ 1,39654

R2=o,98712

3,5 4,0 4,5 5.0 5.5 6.0

lnce

Figtire 16 : isotherme linéaire de Freundlich pour le Ni.

Les représentations linéaires des valeurs expérimentales de ce processus d'adsorption nous ont pemis de déterminer les paramètres d'équilibre et les valeurs des constantes de Langmuir et de Freundlich calculées par régression linéaire (Tableau 3).

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Chapitre 11

_{partie expérimentale}

Tableau3 : Paramètres des modèles de Langmuir et de Freundlich

Model de Langmuir Model de Freundlich

R

_{qm (mg/g)} KL

R

N (1/mg) KF(mg/l)

0.99026 170.9401 0.00097 0.98712 1 . 12496 4.04119

L'ajustement aux équations de Langmuir et de Freundlich, montre une bonne conélation puisque les valeus de R2 sont supérieures à 0.97076

VH Thermodymmique :

VII.l Effet de la température de Ni:

Cet effet est représenté sur lafigure 17.

20 30 40

temperature

Figure 17 : effet de la température l'adsorption du Ni su l'algue. On remarque que l'adsorption augmente avec la température.

VH.1.1 Détermination des paramètres thermodynamiques

Pou déteminer les paramètres themodynamiques, on a tracé LnKd en fonction de

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Chapitre 11

-1,05 -1,10 -1.15 ±t-1.20 É -1.25 -1,30 -1.35

partie

expérimentale

•\ y=1,06568x-712,602 R2=o,9514

`\\\

'-

_`--1

0,0œo 0,0031 0,0032 0,0033 0,0034 1ft(K-')

Figure 18 : effet de la thermodynamique de l'adsorption du Ni su l'algue.

Le tableau 4 donne les valeus de l'enthalpie libre standard, l'enthalpie standard et L'entropie standard, extrapolées à partir de la droite lnKd vs. 1n`.

Echantillon 1ft(K-1) LnKd AG AH AS R2

L,algue 0.0034 2.6765 -6.5199 -5.9287 0.0422 0.9516

0.00319 2.7715 -7.2122

0.003 2.9636 -8.2049

Les valeus négatives de AG® et AH° indiquent que l'adsorption est spontanée, et exothemique respectivement. Et la valeu positive de AS indique I'augmentation de l'ordre de distribution des molécules du Ni sur l'adsorbant par rapport à celui dans la solution. Par ailleus, la valeur de AH <20 kJ.mol-1 indique que l'adsorption de Ni sur l 'algue est une physisorption.

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Chapitre ll partie expérimentale

Vm. Etude de I'adsori)tion du nickel sur colonne

Nousavons réalisé un test d'adsorption en lit fixe avec deux masses différentes (hauteur du lit) avec les conditions opératoires ci-dessous

Concentration initiale de la solution à traiterco= 30 mg/l.

/ Débit d'alimentation

/ Quantité de la biomasse utilisée

/ Hauteurdelit

/ Températue

D - 2 ml/min. M -1 g et 1,58 H ±),8cm et 1,2 cm. T -25CO.

Les résultats obtenus sont représentés su h figure 19.

0 10 20 30 40 t(min)

Figue 19 : Coube de percée relative à l'étude de l'influence de la masse du lit.

(Co= 30 mgA, If2 ml/min, T= 25C°).

On remarque que le temps de percée est plus long pou une masse de 1.5g (hauteu l,2cm) qu'une masse de 1g (hauteuis O. 8cm)

Ce résultat est tout à fait en accord avec les résultats en batch

t perce(Hg)=30 min tperce(ig)=15min

Vml Application du modèle de Thomas

L'application du modèle de Thomas, nous a pemis de déteminer les paramètrescaractéristiques du modèle.

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Chapitre ll partie ezpérimentale

10 1® m 25 80 35 U

t (mh)

Fœur€ 20: modèle de Thomas

Vm2 AppliœtioB du modèl€ de BOHART œ ADAMS

L'ûpplicationdecemodèle,nousapcmisdedéœrminerlesparamèses

caradffiques du modèle.

L¢modèiedeBohaftetadamsestcamffisépariœooubesdezœ(â)=/(t)

Ces coubes sont pnésemeées dans la figuœ 21 cidessou. Ce model aiissi

s'applique gu un intenralle du üt.

1o 18 2o 2e so 3e œ «mm)

Figure 21 : Mbdèle bohsrtas et sda"

Tablcau : CamctÉristiques des deux modèlcs.

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Chapitre 11

_partie

Figure 21 : Modèle bohartas et adams Tableau4 : Caractéristiques des deux modèles.

expérimentale

Model de thomas modèle de bohatr et adams

M(8) R2 Kül _{qo (mg/8)} R£ K No(g L-')

18 0.8782 1.3 384.61 0.8922 1.5 94360

1.58 0.6527 1.1 1704.54 0.7957 0.7 108948.5

Modèle de thomas: Le modèle Thomas est l'une des méthodes les plus générales et

largement utilisées dans la théorie de la perfomance des colomes.

La valeu de q e augmente avec l'augmentation de la masse.et la valeur de Kü diminue avec l'augmentation de la masse de l'adsorption

Modèle de bohart et adams: Le modèle de Bohart /Adams pemette la

détemination des capacités maximum d'adsorption et des constantes de vitesses d'adsorptïon. Les capacités d'adsorption augmentent avec l'augmentation de la masse du lit adsorbant, la constante de vitesse diminue avec l'augmentation de la masse du lit.

Conclusion :

Dans cette partie expérimentale nous avons utilisé l'algue rouge, la corallina elongata

prise à l'état natuel pou l'adsorption du nickel.

La caractérisation effectuée, a démontré que le matériau est constitué essentiellement de carbonate de calcium qui s'identifie parfaitement avec une calcite contenant du magnésium selon les résultats de la diffraction des rayons X.

Concemant son utilisation en adsorption, les expériences réalisées avec le nickel ont montré qu'il y a une bonne adsorption.

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Conclusion général

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Conclusion général

Dans ce travail on s'est intéressé a l'utilisation d'une algue rouge local en provenance de la

cô¢e ouest de la ville de Jijel pou l'adsorption d'un métal loud à savoir le Nickel.

L.algue a été utilisée dans son état naturel, elle a seulement subit des lavages à l'eau distillée suivis d'un séchage à l'étuve.

L'émde entamée consiste d'abord à l'adsoiption en batch en suite en lit fixe du Nickel dissout

d" l'eau.

Dans l'adsoption en batch l'effet de plusieurs paramètres a été considéré, on a pris en compte l'effet de la concentration initiale du Nickel, la masse de l'Algue, le pH du milieu, la températune et les dimcnsions des grains de l.adsorbant (granulomérie), on a constaté que :

-L'augmentation de la concenmtion du Ni, h masse de l'Algue et la tcmpérature dans la

soltition engendrent une élévation remarquable de I ' adsoption.

-h variation du pH de milieu acide ®H= 2) jusqu'au milieu basique ®H= 10) montre que la quantité adsorbée augmente légèrement jusqu'à stabilisation pou des valeurs de pH acide, un brusque saut est remarqué dans la zone des pH basiques ce qui correspond à une précipitation

au rieu d'une adsorption.

on a remarqué que la granulométrie influe su l'adsorption9 ]orsque la taille des grains est

fàible l'adsorption est forte ce comportement est en relation avec la surface de contact. -L'adsorption du nickel est un processus rapide (temps d'équilibre est de 120min.

Pmtiquement pou tous les mélanges), et la vitesse d'adsorption s'avère suivre une

loi cinétique d'ordre 2.

-Les isothermes de Langmuir et FreundLich sont fiworables pou l'adsorption du Nickel su l'a|g`ie dans le système ftrmé, avec des coefficients de corrélation pou les études linéaires,

d*samt 98%.

L.étude thermodynamique a mondé que l'adsoiption est pontané et exothermique.

Le test préliminaire de l'adsorption en lit fixe a montré que les résultats obtenus sont en

accord avec les résultats en batch pour une masse variant de 1g à 1.5g d'adsoriiant, le temps de percée s'élève respectivement de 15 à 30 minutes.

In quantité adsorbée augmente avec l'augmentation de la masse du lit.

Les deux modèles de THOMAS et de BOUIIART sont applicables à des intervalles diflërents pou l'adsorption en lit fixe.

Ccme étude est préliminaine elle sera complète en portant des traitements à l'algue, en variant

les paramètres pou le lit fixe et une comparaison avec le lit fluidisé s'impose. L'étude de

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ANEXES

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> Les tableaux de l'adsorption en batch

Tableau 1 : 1a coube d'étalonnage du nickel.

Tableau 2 : cinétique d'adsoption de nickel de la concentration lomg/l.

t

30 60 90 120 150 180 210 240

abs 0.1385 0.1379 0.1426 0.1396 0.1349 0.1586 0.1523 0.1356

qads 4.8703 4.8977 4.7185 4.8296 4.8518 4.1259 4.3592 4.9777

Tableau 3 : cinétique d'adsoption de nickel de h concentration 20mg/l.

t

30 60 90 120 150 180 210 240

abs

0.3599 0.3355 0.3 129 0.3177 0.3 1 77 0.3159 0.3159 0.3079

qads 6.6703 7_574 8.41 1 1 7.6037 8.2333 8.3 8.3037 8.5962

Tableau 4 : cinétique d'adsorption de nickel de la concentration 30mg/l.

t

30 60 90 120 150 180 210 240

abs 0.6233 0.6000 0.5783 0.5709 0.5711 0.5715 0.5732 0.569

qads 6.9137 7.777 8.5814 8.8555 8.8481 8.8333 8.7703 8.9259

Tableau 5 : cinétique d'adsotption de nickel de la concentration lomg/l d'ordre 1.

t (min) 30 60 90 120 150 180 210 240

Log - - - - -0.899 - - 0

(q.-q,) 0.9689 1.0969 0.5863 0.8294 0_0696 0.2086

Tableau 6 : cinétique d'adsorption de nickel de la concentration 20mg/l d'ordre 1.

t (min) 30 60 90 120 150 180 210 240

L08 0.2846 0.0095 - - - • - 0

(q.-Œ) 0.7325 0.00325 0.4402 0.5284 0.5338

Tableau 7 : cinétique d'adsoiption de nickel de la concentration 30ng/l d.ordre 1.

t (mri)

30 60 90 120 150 180 210 240

Log 0.3036 0_0600 - - - 0

(q.qt)

0.4628 1.1524 ] . 1 090 1.0333 0.80799 Tableau 8 : cinétique d'adsorption de nickel de la concentration lomg/l d'ordre 2.

t(min) 30 60 90 120 150 180 210 240

Vq, 6.159 12.250 19.073 24.865 30.916 43.626 48.173 48.215

7 6 8 3 3 8 9 0

Tableau 9 : cinétique d'adsorption de nickel de la concentration 20mg/l d'ordre 2.

t(min) 30 60 90 120 150 180 210 240

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Tableau 10 : cinétique d'adsorption de nickel de la concentration 30mg/l d'ordre 2.

t(min) 30 60 90 120 150 180 210 240

t/qt 4.3392 7.7143 10.4877 13.5509 16.9527 20.3774 23.9444 26.8888

Tableau 11 : effet de PH ®ou Ni]=100mg/l).

pH 2 4 6 8 10 12

Cabs 0.9471 0.7281 0.6694 0.6454 0.1249 0.0978

Cc 87.6944 67.4166 61.9814 59.7592 11.5648 9.0555

qads 6.15277 16.2916 19.0092 20.1203 44.2170 45.4722

%

12.30 32.58 38.01 41.24 88.43 90.94 Tableau 1 2 : effet de masse

m 20 40 60 80 100 200 300 400

Abs 0.8312 0.8005 0.7731 0.7479 0.7368 0.6615 0.5457 0.5177

Ce 76.9629 74.1203 71.5833 69.2500 68.2222 61.2500 50.5277 47.9351

ads 11.5185 12.9398 14.2083 15.3750 15.8888 19.3750 24.7360 26.0324

% 0.2303 0.2587 0.2841 0.3075 0.3177 0.3875 0.4947 0.5206

Tableau 1 3 : effet de Diamètre

Tamis AR D-0.38mm D-0.45mm Abs 0.7826 0.8276 0.8409 Ccû 72.4629 76.f;296 77.8611 ads 13.7685 1 1.6851 1 1.0694 AR : aciétte de récupération (d<0.38mm) Tableau 14 : Isotherme C 50 100 150 200 250 300 350 400 500 abs 0.54 0.62 0.65 0.71 0.77 0.90 CeQ 38 74 116 152 198.5 240 271 317 396 qads 6 13 17 19.69 25.75 30 39.5 41.5 52

Tableau 15 : Isotheme de Freundlich : (ln qcï(ln ce))

Tableau 16 : Isotherme de LANGMUIR :

Tableau 17 : Effet de la Température :

TOc 20 40 60 80

Abs 0.7087 0.6852 0.6360 0.4591

Ceq 65.6203 63.4444 58.8888 42.5092

qe 17.1898 18.2778 20.5556 28.7453

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Tabkai )8 : E" de dxmodmambie :

l/tŒ-`)

0,0034

0.00319

0.003m

Kd (55.5) 14.5354 15.984 19.3695

Ln Kd / kj = È=\

2.6765 2.7715 2.9636

Donc 55.5 c'est la c`oncentration de l'eau.

> Les tableaux de l'adsorption Su colome

Tableau l9 : (M=l g, c=30mg/l, q=2ml/min)

t 5 10 15 20 25 30 35 40

abs 0.139 0.051 0.062 0.069 0.0852 0.109 0.1 82 0.390

Ccq 1.999 0_724 0.886 0.991 12170

1j57

2.615 5.591

CCo 0.0666 0.0241 0.0295 0.0330 0.0405 0.0519 0.087 0.186

Tablmi 20 : Modèk de thmas (m=l g. cF30 mgA, q=2 ml/riin}:

t (min) 5 10 15 20 25 30 35 40

ln(Ë-1) 2.6395 3.6997 3.4922 3.3766 3.1633 2.9051 2.3487 ] .473 79

Tableau 21 : Modèle bohart et adams (m=1 g, c=30 mg/l, q=2 ml/min):

t (min) 5 10 15 20 25 30 35 40

h(:)

- - - -1.682 2.7090 3.7255 3.5233 3.4112 3.2064 2.9584 2.4418 Tàbleau 22 : (M=1.5 g, c=30 mg/l, q=2 ml/min) : t (min) 5 10 15 20 25 30 35 abs 0. 163 0.025 0.060 0.286 0.339 0.369 0.410 Ce 2.329 0.352 0.855 4.093 4.853 5.291 5.879 CCo _{0_077} 0_01173 0.0285 0_1365 0_1617 0_1763 0.1959

Tablmi 23 : Mdèle de tl)mas (ml.5 g, cF30 Dg/l, q=2 ml/hri ) :

t (min) 5 ]0 ]5 20 25 30 35

h(Ë-1)

2.4749 4.4335 3.5289 1.8452 1.6451 1.5411 1 .41 16

Tableau 24 : Modèle bohart et adams (m=l.5 g, c=30 mg/l, 2 mvmin):

t (min) 5 10 15 20 25 30 35

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Références

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