VI.2. Biosorbants modifiés par
procédés physico-chimiques
L'application des procédés physicochimiques vise
à renforcer les propriétés physico- chimiques du
matériau, parallèlement au renforcement de sa structure. Elles
consistent en une activation réalisée à haute
température avec ajout d'une solution chimique. Le matériau
après avoir subi les étapes de préparation classique
(broyage, tamisage, ...) est imprégné d'une solution chimique
à concentration connue puis, est séché à haute
température et lavé jusqu'à pH sensiblement neutre. Lors
de la modification chimique, les solutions généralement
utilisées sont des acides, des bases, des sels, des aldéhydes,
des alcools, et pour la modification physique on utilise des gaz comme la
vapeur d'eau, le CO2, etc.
Composés chimiques généralement
utilisés
A- Acides : acide sulfurique (H2SO4), acide chlorhydrique (HCl),
acide nitrique (HNO3), acide phosphorique (H3PO4), le sulfure
d'hydrogène (H2S), etc.
B- Bases : hydroxyde de sodium (NaOH), hydroxyde de potassium
(KOH), hydroxyde de calcium (Ca(OH) 2), etc.
C- Sels : chlorure de calcium (CaCl2), chlorure de sodium
(NaCl), etc.
D- Aldéhydes : formaldéhyde (HCHO ou CH2O),
etc.
E- Alcools : éthanol (CH3CH2OH), etc.
F- Gaz : gaz carbonique CO2, azote N2, vapeur d'eau, etc.
|
Projet de Fin d'Etudes de Elmyre Clervil
|
29
|
Synthèse de littérature sur l'utilisation
de biosorbants pour l'épuration des effluents liquides
chargés
en polluants organiques et minéraux.
VI.3. Biosorbants modifiés par
procédés biologiques
Les propriétés d'adsorption des biosorbants
peuvent être modifiées aussi par des procédés
biologiques, en vue d'augmenter la capacité d'adsorption de ces
matériaux. La dégradation du substrat est réalisée
par la biomasse microbienne. L'un des procédés de modification
biologique employé consiste en une dégradation anaérobie
du biosorbant durant 60 jours environ. Joseph et al., (2007) ont
réalisé le seul exemple du genre jusqu'ici
répertorié dans la littérature. Le matériau
concerné est la bagasse de canne à sucre dont la capacité
d'adsorption vis-à-vis du plomb a été multipliée en
moyenne par un facteur de trois, au terme du processus de dégradation.
Par leur capacité de dégradation naturelle de la matière
organique biodégradable, les bactéries ont pu stabiliser le
substrat, en réduisant le relargage de COT jusqu'à 92 %.
VI.4. Biosorbants modifiés pour la fabrication de
charbon actif
Les biosorbants modifiés en vue de la fabrication de
charbons actifs passent par deux grandes étapes de modification qui sont
la carbonisation et l'activation :
La carbonisation
La carbonisation consiste en une dégradation thermique
conduite sous atmosphère inerte à environ 800 - 1000°C. Lors
de cette étape, les composés volatils présents dans le
précurseur sont éliminés, conduisant ainsi à la
formation d'une surface poreuse limitée. C'est à partir de cette
surface créée durant la carbonisation que se développera,
lors de l'activation, la porosité du matériau final (Suzuki, 1994
; Pignon, 2001).
L'activation (Pignon, 2001)
L'activation est réalisée au moyen d'un gaz
oxydant, le plus souvent de la vapeur d'eau et/ou du dioxyde de carbone,
à une température comprise entre 800 et 1200 °C (di Vittorio
et al., 1991). Cette gazéification partielle et
sélective de la surface des fibres permet le développement d'un
volume poreux uniforme et l'obtention de surfaces spécifiques
élevées
|
Projet de Fin d'Etudes de Elmyre Clervil
|
30
|
Synthèse de littérature sur l'utilisation
de biosorbants pour l'épuration des effluents liquides
chargés
en polluants organiques et minéraux.
pouvant atteindre jusqu'à 2500
m2.g-1 (Ryu, 1990). Les conditions d'activation,
température, durée, agent oxydant, ont une influence sur la
structure du produit final. L'activation peut être réalisée
soit chimiquement ou physiquement.
L'activation physique implique la carbonisation du biosorbant,
suivie de l'activation du matériau obtenue par l'ajout des agents
activateurs tels que CO2, vapeur d'eau, etc. L'activation chimique, en
revanche, implique la carbonisation du biosorbant suivie d'une nouvelle
structuration des pores par une modification chimique. Dans l'activation
physique, l'élimination d'une grande quantité de masse de carbone
est nécessaire pour obtenir une structure poreuse bien
développée, alors que dans le processus d'activation chimique,
les agents chimiques utilisés, font la pyrolyse du biosorbant en
inhibant l'élimination du carbone, ce qui augmente la capacité
d'adsorption du matériau.
L'activation chimique présente beaucoup plus
d'avantages que l'activation physique, à savoir plus de rendement, une
plus grande surface spécifique et un meilleur développement de la
structure poreuse du charbon. Il aide aussi au développement des
fonctions oxygénées de surface du charbon activé.
| 
