Elimination d’un métal lourd toxique par des biomatériaux

Djezzar, Zohra (2025) Elimination d’un métal lourd toxique par des biomatériaux. Doctoral thesis, Faculté des Sciences et de la technologie.

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Abstract

Dans cette étude, quelques charbons actifs poreux et en poudre (SPAC et THAC) ont été préparés comme nouveaux adsorbants à partir d'algues vertes Spirogyra (SP) collectées dans El Oued El Abyadh de M'Chouneche, wilaya de Biskra et de résidus de thé (TH), en utilisant du citron naturel comme agent d’imprégnation et pyrolyses à 600 °C pendant 3 h, afin d'étudier leurs efficacités d'adsorption et de tester leurs performances de rétention les ions Cu2+ en solution aqueuse. L'étude préliminaire de l'adsorption a montré que les deux charbons actifs de 40 % pour SPAC et de 80 % pour THAC présentaient la meilleure efficacité par rapport aux autres charbons actifs. Les résultats de la caractérisation physico-chimiques ont indiqué la présence des différents groupes fonctionnels de surface et que le SPAC et le THAC possédaient une structure hautement poreuse et une surface spécifique élevé par rapport aux SP et TH (SBET, SPAC = 71.087 m2 /g ; SBET, THAC = 278.98 m2 /g). La DRX a indiqué que la phase principale des adsorbants était le CaCO3. La valeur pHPZC était de 9.25 pour SPAC et de 9.5 pour THAC. Concernant l'optimisation des effets des paramètres opérationnels, l'efficacité d'adsorption maximale du Cu2+ a rapidement atteint 95.09 % après environ 20 min d'agitation pour SPAC et 92.39 % après 1 h pour THAC autour de pH 5.48 et pH 6. Les modèles non linéaires de pseudo�premier ordre (PFO) et de pseudo-second ordre (PSO) ont fourni une bonne description de la cinétique d'adsorption du SPAC et du THAC respectivement. Les données d'équilibre expérimentales correspondent légèrement mieux aux modèles Sips et Liu pour SPAC et au modèle Freundlich pour THAC que les autres modèles isothermes. Les paramètres thermodynamiques calculés ΔH°, ΔS° et ΔG° ont révélé que le processus d'adsorption de Cu2+ était spontané et exothermique pour tous les adsorbants. La physisorption était le mécanisme dominant pour l'adsorption de Cu2+ sur le SPAC, tandis qu'elle renforcée par une chimisorption sur THAC. L'étude appliquée du SPAC dans les eaux usées de l'industrie du câble a également été évaluée pour l'adsorption du cuivre, qui a montré une efficacité d'élimination de 96.30 %. En conséquence, les résultats suggèrent que les charbons actifs préparés peuvent être utilisés comme des adsorbants rentables et prometteurs pour éliminer les ions Cu2+ toxiques des eaux usées et ouvrir la voie à la valorisation des algues vertes et du thé.

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