III.3.1 Classification des isothermes d'adsorption
Tous les systèmes adsorbant-adsorbât ne se
comportent pas de la même manière. Expérimentalement, on
distingue quatre classes principales nommées : S
(Sigmoïde), L (Langmuir), H (Haute
affinité) et C (partition Constante). La figure I.5
présente cette classification.
S L H C
Concentration du soluté à l'équilibre dans
la solution
Figure I.5 : Classification des
isothermes d'adsorption selon Giles et coll.[14].
Après cette description nous abordons
l'interprétation des différentes classes d'isothermes. Nous
commençons par la plus fréquente : l'isotherme de Langmuir
a - Classe L
Les isothermes de classe L présentent, aux faibles
concentrations de la solution, une concavité tournée vers le bas
qui traduit une diminution des sites libres au fur et à mesure de la
progression de l'adsorption. Ce phénomène se produit lorsque les
forces d'attraction entre les molécules adsorbées sont faibles.
Elle est souvent observée quand les molécules sont
adsorbées à plat, ce qui minimise leur attraction
latérale. Elle peut également apparaître quand les
molécules sont adsorbées verticalement et lorsque la
compétition d'adsorption entre le solvant et le soluté est
faible. Dans ce cas, l'adsorption des molécules isolées est assez
forte pour rendre négligeable les interactions latérales.
b- Classe S
Les isothermes de cette classe présentent, à
faible concentration, une concavité tournée vers le haut. Les
molécules adsorbées favorisent l'adsorption ultérieure
d'autres molécules (adsorption coopérative), Ceci est dû
aux molécules qui s'attirent par des forces de Van Der Waals, et se
regroupent en îlots dans lesquels elles se tassent les unes contres les
autres.
Ce comportement est favorisé, d'une part, quand les
molécules de soluté sont adsorbées verticalement comme
c'est le cas des molécules possédant un seul groupe fonctionnel
et d'autre part, quand les molécules se trouvent en compétition
d'adsorption forte avec le solvant[15].
c- Classe H
La partie initiale de l'isotherme est presque verticale, la
quantité adsorbée apparaît importante à
concentration quasiment nulle du soluté dans la solution. Ce
phénomène se produit lorsque les interactions entre les
molécules adsorbées et la surface du solide sont très
fortes. L'isotherme de classe H est aussi observée lors de l'adsorption
de micelles ou de polymères formées à partir des
molécules de soluté [15].
d- Classe C
Les isothermes de cette classe se caractérisent par une
partition constante entre la solution et le substrat jusqu'à un palier.
La linéarité montre que le nombre de sites libres
reste constant au cours de l'adsorption. Ceci signifie que les
sites sont crées au cours de l'adsorption. Ce qui implique que les
isothermes de cette classe sont obtenues quand les molécules de
soluté sont capables de modifier la texture du substrat en ouvrant des
pores qui n'avaient pas été ouverts préalablement par le
solvant [15].
III.3.2 Types d'isothermes
Plusieurs lois ont été proposées pour
l'étude d'adsorption, elles expriment la relation entre la
quantité adsorbée et la concentration en soluté dans un
solvant à une température donnée, nous citons ci-dessous
les deux principaux types.
*Isotherme de Langmuir
C'est le modèle le plus utilisé pour commenter les
résultats trouvés au cours de l'adsorption des composés
organique en solution aqueuse.
A une température constante, la quantité
adsorbée Q est liée à la capacité maximale
d'adsorption Qm, à la concentration à l'équilibre Ce du
soluté et à la constante d'affinité K par
l'équation :
La transformée linéaire de ce modèle a pour
équation :
Q Qm K.Qm Ce
En portant 1/Q en fonction de 1/Ce on obtient une droite de
pente 1/KQm et d'ordonnée à l'origine 1/Qm, cela permet la
détermination des deux paramètres d'équilibre de
l'équation Qm et K.
* Isotherme de Freundlich
C'est une équation empirique largement utilisée
pour la représentation pratique de l'équilibre d'adsorption. Elle
se présente sous la forme :
Q = Kf Ce 1/nf
Q : Quantité adsorbée par gramme du solide.
Ce : Concentration de l'adsorbât à
l'équilibre d'adsorption.
Kf et 1/nf : constantes de Freundlich caractéristiques de
l'efficacité d'un adsorbant donné vis-à-vis d'un
soluté donné.
La transformée linéaire permettant de
vérifier la validité de cette équation est obtenue par
passage en échelle logarithmique :
Ln Q = Ln Kf + 1/nf Ln Ce
En traçant Ln Q en fonction de Ln
Ce, on obtient une droite de pente 1/nf et
d'ordonnée à l'origine Ln Kf
I. LE CHARBON ACTIF UTILISE
Le charbon actif utilisé dans ce travail,
nommée (CL), est un produit Merck d'origine végétale sous
forme de poudre. Il a une granulométrie inférieure à 80um.
les caractéristiques physico-chimiques ont était
déjà étudiées par BELMOUDEN [15], nous citons :
- La surface spécifique : 141 m2/g. - pH de
charge nulle : pHpcn= 1.84. - Diamètres des pores : 40 à 50 A. -
Densité : 1.71.
- Indice d'iode : 506 mg/g.
- Indice de bleu de méthylène : 67 mg/g.
II. CARACTERISATION DES PHOSPHATES NATURELS.
La caractérisation du composé phosphaté a
été réalisée par la diffraction des rayons X, la
spectroscopie d'absorption infrarouge, et la microscopie électronique a
balayage (MEB).
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