CHAPITRE 2
ADSORPTION
Introduction
L'utilisation intensive des colorants dans la vie courante a
engendré des problèmes aussi bien dans l'environnement que dans
l'alimentation. Il sied de mentionner qu'environnement, la pollution est due
aux rejets d'effluents des industries textiles, tandis qu'en alimentation, la
toxicité est due à l'incorporation de plusieurs colorants
synthétiques dans les produits alimentaires.
Pour parer à cette situation, une large
variété des méthodes physiques, chimiques et biologiques
ont été développées, mais, ces méthodes sont
coûteuses et conduisent à la génération de grandes
quantités de boues ou à la formation de dérivés
(Karim et al., 2010).
L'adsorption s'est révélée être la
méthode la plus prometteuse et la plus efficace en raison de sa
commodité et de sa simplicité d'utilisation (Boumchita et
al,.2016). Le charbon actif est l'adsorbant le plus largement
utilisé en raison de sa grande capacité d'adsorption des
matériaux organiques, par contre, sa régénération
est une opération délicate et ne fait pas l'unanimité sur
son utilité et aussi son coût est très élevé
(Sadkie et al., 2014). La solution alternative consiste à
utiliser d'autres matériaux adsorbants efficaces, plus
économiques et disponible à partir de déchets
d'agriculture, agroindustriel et aquatique, et etc (Boumchita et al.,
2016).
2.1. Définition et Principe
Plusieurs définitions ont été
développées pour le terme adsorption parmi lesquels, nous
retenons :
n L'adsorption est l'un des traitements, voire le traitement
le plus répandu dans la dépollution des eaux ; un
phénomène physique de séparation (pas de réaction
chimique) par lequel des molécules (macromolécules ou ions)
polluantes présentes dans un liquide (solvant) se fixent à la
surface d'un matériau solide, de manière plus ou moins
réversible (Sancey, 2011).
n L'adsorption est un phénomène d'interface
(phénomène physique de fixation des molécules adsorbat sur
la surface d'un solide adsorbant), pouvant se manifester entre un solide et un
gaz, ou entre un solide et un liquide (Nouacer, 2014).
n L'adsorption est le processus au cours duquel des
molécules d'un fluide (gaz ou liquide), appelé un adsorbat,
viennent se fixer sur la surface d'un solide, appelé adsorbant.
Par la surface du solide, on sous-entend les surfaces externes
et internes engendrées par le réseau de pores et cavités
à l'intérieur de l'adsorbant. Le polluant peut s'adsorber non
seulement parce qu'il est attiré par le solide (par exemple pour former
une liaison physique ou une interaction chimique), mais aussi parce que la
solution peut le rejeter en raison de son hydrophobicité (dans le cas
d'un polluant organique).
Le mot adsorption indique qu'il s'agit d'un
phénomène de surface et ne doit pas être confondu avec le
mot absorption qui indiquerait que le fluide a pénétré
dans la masse du solide
Plusieurs auteurs rapportent dans la littérature qu'il
existe deux types d'adsorption à savoir :
· La physisorption dite adsorption physique
· La chimisorption dite adsorption chimique
La physisorption est un
phénomène réversible et spontané, qui
résulte des forces intermoléculaires d'attraction entre les
molécules du solide et celles de la substance adsorbée. Elle est
exothermique, et favorisé aux basses températures. Les forces
d'interaction mises en jeu sont de l'ordre de 30 à 40 kJ/mol (Forces de
Van der Waals), tandis que la chimisorption met en jeu une ou
plusieurs liaisons chimiques covalentes ou ioniques entre l'adsorbat et
l'adsorbant. La chimisorption est généralement
irréversible puisqu'elle produit une monocouche. La chaleur
d'adsorption, relativement élevée, est comprise entre 20 et 200
lcal/mol, la distance entre la surface et la molécule adsorbée
est plus courte que dans le cas de la physisorption ( Benaissa, 2012 ;
Saoudi et Hamoum, 2013). Le tableau 5 présente succinctement la
différence entre les deux types d'adsorption. La physisorption et la
chimisorption diffèrent par le type de forces qui retiennent les
solutés à la surface du solide.
Tableau 5 : Principales différences entre
l'adsorption physique et l'adsorption chimique
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Propriétés
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Adsorption physique
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Adsorption chimique
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Température du processus
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Relativement basse
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Plus élevé
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Chaleur d'adsorption
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5 lcal/mol (environ)
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10 lcal/mol (environ)
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Liaison
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Physique : Vander waals
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Chimique
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Cinétique
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Rapide, réversible
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Lente irréversible
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Spécificité
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Processus non spécifique
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Processus très spécifique
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Désorption
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Facile
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Difficile
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Couche formée
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Mono ou multicouches
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Uniquement monocouches
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