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Me ´moire / Full paper Elimination des colorants acides en solution aqueuse par

Me ´moire / Full paper Elimination des colorants acides en solution aqueuse par la bentonite et le kaolin Belkacem Benguella*, Aicha Yacouta-Nour Laboratoire du chimie inorganique et environnement, De ´partement de chimie, Faculte ´ des sciences, Universite ´ de Tlemcen, 13000 Tiemcen, Alge ´rie Rec xu le 13 mai 2008; accepte ´ apre `s re ´vision le 24 novembre 2008 Available online 3 February 2009 Re ´sume ´ Nous avons e ´tudie ´ l’adsorption de trois colorants acides utilise ´s dans l’industrie textile qui sont le Jaune Bezany, le Rouge Bezanyl et le Vert Nylomine par la bentonite et le kaolin en solutions aqueuses. Les donne ´es cine ´tiques a ` l’e ´quilibre montrent que la bentonite ﬁxe mieux le Jaune Bezanyl, le Rouge Bezanyl et le Vert Nylomine que le kaolin. Les re ´sultats cine ´tiques d’adsorption sont mieux de ´crits par l’expression du mode `le de pseudo second ordre. Les isothermes d’adsorption des colorants acides par la bentonite et le kaolin sont de ´crites de manie `re satisfaisante par le mode `le de Langmuir. Les parame `tres thermodynamiques obtenus indiquent que l’adsorption des colorants acides sur la bentonite et le kaolin est un processus spontane ´ et exothermique Pour citer cet article : B. Benguella, A. Yacouta-Nour, C. R. Chimie 12 (2009). 2008 Acade ´mie des sciences. Published by Elsevier Masson SAS. All rights reserved. Abstract Removal of acid dyes from aqueous solutions by bentonite and kaolin. The adsorption of three acid dyes used in the textile industry, namely Bezanyl Yellow, Bezanyl Red and Nylomine Green onto bentonite and kaolin from aqueous solutions were studied. The kinetic equilibrium data show that bentonite ﬁxes more Bezanyl Yellow, Bezanyl Red and Nylomine Green than kaolin. The results also showed that the kinetics of adsorption are best described by a pseudo-second-order expression. Adsorption isotherms of acid dyes onto bentonite and kaolin were determined and correlated with common isotherm equations such as the Langmuir and Freundlich models. The Langmuir model agrees very well with experimental data. The thermodynamic parameters obtained indicate that the adsorption of acid dyes onto bentonite and kaolin was a spontaneous and an exothermic process. To cite this article: B. Benguella, A. Yacouta-Nour, C. R. Chimie 12 (2009). 2008 Acade ´mie des sciences. Published by Elsevier Masson SAS. All rights reserved. Mots-cle ´s : Adsorption ; Bentonite ; Kaolin ; Colorants acides ; Cine ´tique ; Equilibre Keywords: Adsorption; Bentonite; Kaolin; Acid dyes; Kinetics; Equilibrium * Auteur correspondant. Adresse e-mail belkacem_71@yahoo.fr (B. Benguella). 1631-0748/$ - see front matter 2008 Acade ´mie des sciences. Published by Elsevier Masson SAS. All rights reserved. doi:10.1016/j.crci.2008.11.008 Available online at www.sciencedirect.com C. R. Chimie 12 (2009) 762e771 http://france.elsevier.com/direct/CRAS2C/ 1. Introduction Actuellement, les rejets de l’industrie textile sont charge ´s en colorants [1,2]. Ces rejets pre ´sentent un ve ´ritable danger pour l’homme et son environnement en raison de leur stabilite ´ et de leur faible bio- de ´gradabilite ´ [3,4]. L’e ´limination des colorants dans les eaux re ´siduaires, se base sur l’utilisation de la me ´thode classique du traitement qui comporte deux parties : l’une physico-chimique caracte ´rise ´e par l’aj- out de re ´actifs chimiques (chlorures d’aluminium, chlorures ferriques,/) et l’autre biologique re ´alise ´e a ` l’aide des boues active ´es sous une ae ´ration sufﬁsante [5]. La difﬁculte ´ rencontre ´e avec l’utilisation des agents de coagulation-ﬂoculation, re ´side dans le fait qu’il est pratiquement impossible d’e ´liminer toute la quantite ´ de colorants dans l’eau en plus de la mauvaise de ´cantabilite ´ des ﬂocons forme ´s [6]. Les proce ´de ´s de traitement biologique sont tre `s peu utilise ´s dans le traitement des eaux pollue ´es par des colorants a ` cause de la faible biode ´gradabilite ´ des colorants. A l’e ´chelle industrielle, on utilise le couplage physicochimie- biode ´gradation pour e ´liminer la pollution des color- ants. D’autres traitements physico-chimiques sont actuellement utilise ´s. Ils incluent la chloration, l’ozo- nation et l’osmose inverse. Toutes ces me ´thodes sont sensiblement diffe ´rentes en termes d’e ´limination de la couleur, le fonctionnement et le cou ˆt ﬁnancier [7,8]. La nouveaute ´ de ce travail est d’apporter une contribution dans ce domaine, en proposant un nouveau proce ´de ´ de traitement des eaux colore ´es. Dans ce contexte, nous nous sommes propose ´s de tester de nouveaux adsorbants compe ´titifs au charbon actif. Parmi ces adsorbants : la bentonite et le kaolin. La bentonite est une argile de type montmorillonite. Le feuillet e ´le ´mentaire de la montmorillonite est forme ´ par une couche octae ´drique comprise entre deux couches te ´trae ´driques (TeOeT). Les ions Si4þ sont situe ´s a ` l’inte ´rieur d’un te ´trae `dre dont les sommets sont occupe ´s par des atomes d’oxyge `nes. Les ions Al3þ sont situe ´s a ` l’inte ´rieur d’un octae `dre dont les sommets sont occupe ´s par quatre atomes d’oxyge `nes et deux ions hydroxyles. Les feuillets e ´le ´mentaires sont de type 2/1 se ´pare ´s par des mole ´cules d’eau et des cations e ´changeables [9,10]. Le kaolin est une argile qui se compose de kaolinite. Le feuillet e ´le ´mentaire est de type 1 :1 compose ´ d’une couche de silice et d’une couche d’alumine. Le contact se fait entre un plan contenant les ions hydroxyles OH de l’octae `dre, et celui contenant les ions d’oxyge `ne O2 du te ´trae `dre. Ce qui se traduit par de liaisons fortes qui empe ˆchent l’hydratation entre les couches [11,12]. 2. Mate ´riel et me ´thode 2.1. Mate ´riaux utilise ´s La bentonite utilise ´e au cours de notre travail est extraite du gisement de Hammam-Boughrara a ` Maghnia (Tlemcen). Elle nous a e ´te ´ fournie a ` l’e ´tat ﬁnement broye ´ (environ 54% des grains ont un dia- me `tre infe ´rieur a ` 2 mm) par la socie ´te ´ (ENOF), des bentonites de Maghnia (Tlemcen). Le kaolin utilise ´ provient du gisement de Tamazert (Mila). Il nous a e ´te ´ fourni par l’entreprise du ce ´ramique de Gha- zaouet (Tlemcen) a ` l’e ´tat ﬁnement broye ´ (environ 39% des grains ont un diame `tre infe ´rieur a ` 2 mm). Les valeurs des surfaces spe ´ciﬁques mesure ´es par adsorption d’azote a ` 77 K pour Les deux argiles sont tre `s proches 23 m2/g pour la bentonite et 22 m2/g pour le kaolin. Pour la re ´alisation de notre travail, nous nous sommes inte ´resse ´s a ` l’e ´limination de trois colorants : le Jaune Bezanyl, le Rouge Bezanyl et le Vert Nylomine. Ce sont des colorants acides appartenant a ` la cate ´gorie des colorants solubles dans l’eau. Ils nous ont e ´te ´ fournis par la socie ´te ´ de production de soie artiﬁcielle (SOITEX) de (Tlemcen). Ces colorants sont produits et commercialise ´s par des ﬁrmes e ´trange `res et portent des de ´nominations commerciales code ´es. Avant les e ´tudes des cine ´tiques et des e ´quilibres d’adsorption des colorants sur les argiles utilise ´es, la premie `re approche consiste a ` la de ´termination des proprie ´te ´s spectrophotome ´tries de ces trois colorants : de ´termination de lmax pour laquelle l’absorbance est maximale (Tableaux 1 et 2). 2.2. Cine ´tique d’adsorption Pour e ´tudier les cine ´tiques d’adsorption des color- ants a ` 25 C, un volume de 0,3 l de solution contenant le colorant de concentration 100 mg/L est mis en contact, au temps t ¼ 0, avec une quantite ´ de 1 g d’adsorbant dans un be ´cher de 0,5 l. La vitesse Tableau 1 Composition chimique des argiles utilise ´es. % Massique Bentonite Kaolin SiO2 65,2 49,3 Al2O3 17,25 33,5 Na2O 3 0,09 CaO 5 0,08 K2O 1,7 2,75 MgO 3,10 0,4 SiO2/Al2O3 3,78 1,47 763 B. Benguella, A. Yacouta-Nour / C. R. Chimie 12 (2009) 762e771 d’agitation est ﬁxe ´e a ` 400 tours par min. Pour de ´ter- miner la concentration instantane ´e du colorant en fonction du temps, l’e ´chantillon est centrifuge ´ pendant 5 min a ` 3000 , puis le surnageant est imme ´diatement dose ´ par un spectrophotome `tre UVevisible. La quantite ´ de colorant ﬁxe ´e par gramme d’adsor- bant est donne ´e par la relation suivante : qt ¼ ðC0 CtÞV m Ou ` : qt : la quantite ´ ﬁxe ´e de colorant en mg par gramme d’adsorbant, Co et Ct : sont respectivement les concen- trations initiale et instantane ´e du colorant (mg/l), V : le volume de la solution (l), m : la masse de l’adsorbant utilise ´ (g). La constante de vitesse d’adsorption du premier ordre est de ´duite a ` partir du mode `le e ´tabli par Lager- green [13]. Dans le souci d’approcher le plus possible le me ´canisme re ´actionnel re ´el, Ho et Mc Kay [14,15] ont opte ´ pluto ˆt pour un mode `le cine ´tique d’ordre 2. Ces mode `les mathe ´matiques ont e ´te uploads/Finance/ ben-guell-a-2009.pdf