Chapitre 4
RESULTATS ET DISCUSSION
L'adsorption du bleu de méthylène sur le
bioadsorbant à base des épluchures de Musa acuminata a
été étudiée en fonction de la masse de
bioadsorbant, du temps d'adsorption, du pH de la solution de BM et de la
concentration initiale de la solution de BM. Pour chaque paramètre, la
capacité ultime d'adsorption apparente et le pourcentage d'adsorption
ont été calculés.
4.1. Caractérisation du Bioadsorbant MA
4.1.1. Caractéristiques physiques
Les résultats sur les caractéristiques physiques
du bioadsorbants MA sont présentés par le tableau 9 et la figure
17.
Tableau 9. Caractéristiques du bioadsorbant
MA
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Paramètres
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Valeurs
|
|
Granulométrie (mm)
Teneur en cendre (%)
Humidité (%)
Matière sèche
|
=1 mm
8,10
9,49
90,51
|
|
pHZPC
|
5,73
|
Figure 17: Détermination du
pHzpc
D'après les résultats présentés
par le tableau 9, le bioadsorbant M.A présente une teneur
d'humidité de 9, 49 %, un taux de cendre de 8, 10% et la teneur en
matière sèche de 90,51%. Derbal (2012), a déterminé
une teneur en matière sèche de 86.851%, la teneur en
humidité de 13.148% et le taux de cendre 19.05% pour la peau de banane
brute. Cet écart peut-être attribué au conditionnement de
travail tel que la différence des températures.
4.1.2. pHZPC
La figure 17 montre les graphes de la
dérivée du pH pour le bioadsorbant utilisé à partir
duquel la valeur du pHpzc est déduite. Le pH avec lequel la charge de la
surface est zéro est mentionné comme le point nul de charge
(pHpzc). Au-dessus du pHpzc, la charge extérieure de l'adsorbant est
négative en dessous la charge de la surface du bioadsorbant est
positive. La valeur obtenue dans ce travail est assez proche de la valeur
obtenue par Derbal (2012) ; soit 5,73 contre 5,60.
4.2. Effet du temps d'adsorption de BM sur le bioadsorbant
M A
4.1.3. Présentation des résultats
Cette étude a permis la détermination du temps
d'équilibre d'adsorption de BM sur le bioadsorbant M.A pour les
masses de 10 mg, 50 mg, 100 mg, 200 mg, 400 mg, 800 mg et 1000 mg, à une
température constante (28 oC) et au pH d'autoéquilibre
(6,69).
Elle a permis aussi de calculer la concentration
résiduelle, la capacité d'adsorption ainsi que le pourcentage
d'adsorption. Chaque valeur est une moyenne de 3 essais expérimentaux.
Les résultats obtenus sont présentés par les figures 18
à 31 donnent l'évolution de la capacité d'adsorption et du
pourcentage d'adsorption du bioadsorbant M.A vis-à-vis de BM en
fonction du temps. Les valeurs déterminées sont données
dans les tableaux 12 à 18, en annexes. Les résultats sont obtenus
avec un seuil de confiance supérieur ou égale à 95%.
Figure 18 : Evolution de la capacité
d'adsorption du bioadsorbant MA vis-à-vis de BM en fonction du
temps ; ë max : 664 ; Ci : 50 mg/L ; T :
28#177;01 °C; V : 100 mL ; mBA : 10 mg ;
pH 6,69.
Figure 19 : Evolution du pourcentage d'adsorption du
bioadsorbant MA vis-à-vis de BM en fonction du temps ;
ë max : 664 ; Ci : 50 mg/L ;
T : 28#177;01 °C; V : 100 mL ;
mBA : 10 mg ; pH 6,69.
Figure 20 : Evolution de la capacité
d'adsorption du bioadsorbant MA vis-à-vis de BM en fonction du
temps ; ë max : 664 ; Ci : 50 mg/L ; T :
28#177;01 °C; V : 100 mL ; mBA : 50 mg ;
pH 6,69.
Figure 21 : Evolution du pourcentage d'adsorption du
bioadsorbant MA vis-à-vis de BM en fonction du temps ;
ë max : 664 ; Ci : 50 mg/L ;
T : 28#177;01 °C; V : 100 mL ;
mBA : 50 mg ; pH : 6,69.
Figure 22 : Evolution de la capacité
d'adsorption du bioadsorbant MA vis-à-vis de BM en fonction du
temps ; ë max : 664 ; Ci : 50 mg/L ; T :
28#177;01 °C; V : 100 mL ; mBA : 100
mg ; pH : 6,69.
Figure 23 : Evolution du pourcentage d'adsorption du
bioadsorbant MA vis-à-vis de BM en fonction du temps ;
ë max : 664 ; Ci : 50 mg/L ;
T : 28#177;01 °C; V : 100 mL ;
mBA : 100 mg ; pH 6,69
Figure 24 : Evolution de la capacité
d'adsorption du bioadsorbant MA vis-à-vis de BM en fonction du
temps ; ë max : 664 ; Ci : 50 mg/L ; T :
28#177;01 °C; V : 100 mL ; mBA : 200 mg; pH
6,69
Figure 25 : Evolution du pourcentage d'adsorption du
bioadsorbant MA vis-à-vis de BM en fonction du temps ;
ë max : 664 ; Ci : 50 mg/L ;
T : 28#177;01 °C; V : 100 mL ;
mBA : 200 mg; pH 6,69
Figure 26 : Evolution de la capacité
d'adsorption du bioadsorbant MA vis-à-vis de BM en fonction du
temps ; ë max : 664 ; Ci : 50 mg/L ; T :
28#177;01 °C; V : 100 mL ; mBA :
400 mg; pH 6,69
Figure 27 : Evolution du pourcentage d'adsorption du
bioadsorbant MA vis-à-vis de BM en fonction du temps ;
ë max : 664 ; Ci : 50 mg/L ;
T : 28#177;01 °C; V : 100 mL ;
mBA : 400 mg; pH 6,69
Figure 28 : Evolution de la capacité
d'adsorption du bioadsorbant MA vis-à-vis de BM en fonction du
temps ; ë max : 664 ; Ci : 50 mg/L ; T :
28#177;01 °C; V : 100 mL ; mBA : 800 mg; pH
6,69
Figure 29 : Evolution du pourcentage d'adsorption du
bioadsorbant MA vis-à-vis de BM en fonction du temps,
ë max : 664 ; Ci : 50 mg/L ;
T : 28#177;01 °C; V : 100 mL ;
mBA : 800 mg; pH 6,69
Figure 30 : Evolution de la capacité
d'adsorption du bioadsorbant MA vis-à-vis de BM en fonction du temps,
ë max : 664 ; Ci : 50 mg/L ; T : 28#177;01
°C; V : 100 mL ; mBA : 1000 mg; pH
6,69
Figure 31 : Evolution du pourcentage d'adsorption du
bioadsorbant MA vis-à-vis de BM en fonction du temps,
ë max : 664 ; Ci : 50 mg/L ;
T : 28#177;01 °C; V : 100 mL ;
mBA : 1000 mg; pH 6,69
4.1.4. Discussion des résultats
L'étude de la capacité d'adsorption du
bioadsorbant vis-à-vis de BM en fonction du temps, décrite par
les figures 18 à 31, montre que la cinétique d'adsorption
présente trois étapes distinctes dans l'évolution de
l'élimination du BM. La première étape est rapide et
correspond au transfert de masse externe, la seconde est lente et est
liée au phénomène de diffusion (transfert de masse interne
en d'autre terme transfert de l'adsorbat de la phase liquide à la
surface du matériau) et la troisième étape correspond
à l'établissement d'un plateau qui suggère la saturation
des sites du bioadsorbant.
Au cours de la première étape, il y a
l'élimination rapide de colorant jusqu'à environ 120 min pour la
masse de 50 mg et environ 30 min pour les masses de 100, 200, 400, 800 et 1000
mg. L'adsorption avec la masse de 10 mg est quasi-rapide ; ceci se
justifie par le fait qu'en début d'adsorption le nombre des sites actifs
disponibles à la surface du matériau adsorbant, est beaucoup plus
important que celui des sites restant après un certain temps. La
deuxième étape est plus lente, elle correspond à
l'établissement d'un équilibre entre les vitesses d'adsorption et
de désorption.
On remarque une augmentation rapide du pourcentage
d'adsorption dans les 30 premières minutes pour atteindre un optimum 12,
38%, 70,75%, 84,13%, 89,69%, ce pourcentage reste à peu près
constant après 300 minutes, indiquant un état d'équilibre.
Puis, l'adsorption se ralentit progressivement. Cela est dû à la
disponibilité du nombre élevé de sites d'adsorption
vacants sur la surface du bioadsorbant M.A au stade initial de l'adsorption et
qui se saturent progressivement.
Abdallah et al., (2016), affirment que les
molécules de BM sont de moyenne taille et peuvent être facilement
diffusées dans les pores internes jusqu'à leur saturation, ce qui
réduira le transfert de masse entre la phase liquide et la phase solide
avec le temps. Ceux-ci mènent à une diminution de la vitesse
d'adsorption et on observe un plateau qui correspond à l'état
d'équilibre, après 300 minutes.
On observe aussi, une diminution progressive de la
concentration résiduelle jusque à une valeur qui reste constante
malgré l'accroissement du temps, Kifuani et al.,(2012),
indiquent que cette diminution traduit la saturation graduelle des pores de
l'adsorbant.
La capacité d'adsorption (Q) augmente avec le
temps de contact jusqu'à atteindre une valeur maximale qui reste
constante, malgré l'accroissement du temps. Cette valeur maximale
correspond à la capacité ultime d'adsorption.
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