Synthèse de littérature sur l'utilisation de biosorbants pour l'épuration des effluents liquides chargés en polluants organiques et minéraux

VII Potentiel des biosorbants modifiés pour l'adsorption en phase aqueuse

Cette partie du travail établira la comparaison entre les performances épuratoires des biosorbants utilisés à l'état natif à celles des matériaux modifiés. Il est nécessaire de rappeler que cette comparaison sera réalisée par le biais des deux principaux paramètres pris en compte dans le dimensionnement d'un adsorbeur : la capacité et la cinétique d'adsorption. En effet, plus la capacité d'adsorption du matériau est élevée, plus son pouvoir de dépollution est grand. D'autre part, plus les cinétiques d'adsorption sont grandes, plus court sera le temps de séjour (Reddad, 2002).

VII.1. Adsorption des polluants métalliques

Le tableau 11 présente la capacité de fixation des polluants métalliques sur des biosorbants natifs et des biosorbants modifiés. Il permet d'apprécier, sous fond de comparaison, la capacité d'adsorption des matériaux à l'état natif et modifiés vis-à-vis du même polluant. Les modifications apportées à la bagasse ont augmenté les performances d'adsorption du matériau. Activée chimiquement par l'H2S, le matériau a affiché une bonne capacité de rétention vis-à-vis du Cd. Cependant, la capacité d'adsorption des fibres de jute activées physiquement, a diminuée par rapport à celle obtenue pour le matériau natif. Ceci peut être du à l'élimination des fonctions carboxyliques du biosorbant car, sous l'action d'une activation chimique, le potentiel d'adsorption du matériau a beaucoup augmenté [de 15.7 1 à 57.73 mg/g] (Phan et al., 2006). Il en est de même pour les fibres de noix de coco dont, les modifications ont été réalisées dans les mêmes conditions. Pour la biomasse étudiée par Hawari et al., (2005), son pouvoir d'adsorption vis-à-vis du plomb a considérablement augmenté suite au traitement effectué au moyen du Ca(OH)2 , avec une capacité maximale d'adsorption de 286 mg/g, soit 1.25 mmol/g contre 0.13 mmol/g et 0.08 mmol/g pour le charbon actif en poudre et en grain respectivement (An et al., 2001 ; Hawari et al., 2006).

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chargés en polluants organiques et minéraux.

Tableau 11 : Comparaison du potentiel d'adsorption des biosorbants natifs et modifiés vis- à-vis des métaux

Bagasse (mmol/g) déchets agricoles

Cd 0.0 13 Joseph et al., 2007

Biomasse morte (q_e )

microorganismes
boues de STEP

Hawari et al., 2005

Cd 35

Cu 21

Ni 17

Biosorbants natifs Types Cations fixés q_m (mg/g) Références

Pb 0.018

Zn 0.006

Graines de tamarin déchets agricoles Cr (VI) 90 Agarwal et al., 2006

Ecorce de pin

(mmol/g) déchets agricoles Cu 0.107 Al-Asheh et al., 2000

Cd 0.126

Fibres de noix de 22.69 Phan et al., 2006

Fibres de jute 15.7 1 Phan et al., 2006

Pulpe de betterave déchets industriels Cu 22 Gérente et al., 2000

23 *

Cosse de riz déchets agricoles Cd 8.58 Kumar et al., 2006

Pb 45 Tarley et al., 2004

Pb 77

coco déchets industriels Cu

NaCl 13 Gérente et al., 2000

Cu

Pulpe de Physico-

betterave chimique

HCl 6

CaCl2 17

Hawari et al., 2005

Biomasse

morte Chimique

KOH(qe) Pb 84

Cu 25

Ca(OH) 2 Pb 286

Cu 60

Bagasse chimique

H2SO4 Zn 31.11 Mohan et al., 2002

Cd 38.03

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Biosorbants modifiés

Bagasse

(mmol/g) Biologique bactéries Pb 0.055 Joseph et al., 2007

Cu 21.55 Tarley et al., 2004*

NaOH

Cosse de riz Chimique

CH3CH2OH 11.12

HCl (qe) Pb 34

Cu 15

Charbon actifs

H2S Cd 149.93 Krishnan et al., 2003

Fibres de jute chimique H3PO4 Cu 57.73 Phan et al., 2006

physique CO2 8.04

20.24

Modifications Cations

fixés q_m (mg/g) Références

Na2CO3 16.18 Kumar et al., 2006

Cd

Activation Cations

fixés q_m (mg/g) Références

Types Agents

Types Agents

* : le matériau a été lavé avec de l'eau déminéralisée puis séché.

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Fibres de noix de coco		chimique H3PO4 Cu 46.27 physique CO2 12.78

Pb 108 Wong et al., 2003*

Cosse de riz chimique acide tartrique Cu 29

CAC grains (mmol/g) Pb 0.08 Cu 0.08
		An et al., 2001
CAC poudre (mmol/g) Pb 0.13 Cu 0.07

*ces résultats ont été reportés par Chuah et al., 2004

D'une manière générale, les prétraitements appliqués aux biosorbants augmentent leurs capacités d'adsorption. Certaines modifications créent une grande différence entre les capacités du matériau à l'état natif, tandis que d'autres ne produisent que de légers changements [modification de la biomasse morte (Hawari et al., 2005). Par ailleurs certains prétraitements peuvent, dépendamment du type de polluant à éliminer, diminuer le potentiel d'adsorption du biosorbant [modification physico-chimique de la pulpe de betterave (Gérente et al., 2000)]. L'auteur explique ce fait, par la solubilisation des pectines due au traitement acide.

Tableau 12 : Comparaison de la cinétique d'adsorption des biosorbants natifs et modifiés vis-à-vis des polluants inorganiques

Biosorbants	Modifications	Cations fixés	k2 (g/mmol min)	Références
		Cu	0.038
Ecorce de papaye (g/mg min)				Saeed et al., 2000
	non	Cd	0.02 1
		Zn	0.029
Biomasse	non	Pb	0.21	Lodeiro et al., 2005
		Cd	1.37
		Pb	0.99
Pulpe de betterave	non	Cd	1.19	Reddad, 2002
		Cu	2.73
		Pb	11.6
Graine d'olive	Physique	Cd	5.8	Fiol et al., 2006
		Cu	217.4

Le tableau ci-dessus (Tableau 12), présente les cinétiques d'adsorption de certains biosorbants
vis-à-vis des polluants inorganiques. La cinétique d'adsorption des biosorbants natifs vis-à-vis

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des ions métalliques est en général satisfaisante. Cependant, on remarque que la graine d'olive modifiée accuse une vitesse d'adsorption très élevée, les auteurs soulignent d'ailleurs le fait que le modèle du second ordre s'adapte très bien aux essais expérimentaux. Le cuivre présente la cinétique la plus élevée, cependant l'auteur souligne sa faible rétention par le sorbant, moins de 0.04 mmol/g. La même considération est faite par Reddad (2002), dans le sens où l'ordre croissant établi pour les capacités d'adsorption a été pratiquement inversé pour des considérations relatives aux cinétiques d'adsorption.