Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Larhyss Journal, ISSN 1112-3680, n€ 03, Juin 2004, pp.129-142 € 2004 Laboratoir

Larhyss Journal, ISSN 1112-3680, n€ 03, Juin 2004, pp.129-142 € 2004 Laboratoire de Recherche en Hydraulique Souterraine et de Surface Larhyss/Journal N€ 03, Juin 2004 ETUDE DE L'ELIMINATION DES FLUORURES DES EAUX DE BOISSON PAR ADSORPTION SUR BENTONITE YOUCEF L., ACHOUR S. Laboratoire de recherche en hydraulique souterraine et de surface (LARHYSS) Universit• de Biskra, B.P.145, R.P., 070000, Biskra, Alg•rie E-mail : info@larhyss.org , Tel/fax : (+213) 33 74 08 54 RESUME Les travaux r•alis•s dans cette •tude ont eu pour objectif l'application d'un proc•d• d'•limination des fluorures des eaux par adsorption sur deux types de bentonite. Cette argile a •t• utilis•e ‚ l'•tat brut puis activ•, par de l'acide sulfurique pour diff•rents temps et taux d'activation. Nous avons d•termin• l'effet de la dose de bentonite, du temps d'agitation, de la teneur initiale en fluor ainsi que la contribution de la min•ralisation totale par application du proc•d• sur des eaux naturellement fluor•es. Le rƒle de la pr•sence des ions Ca2+ et Mg2+ a •t• consid•r• •galement. Les meilleurs r•sultats de d•fluoruration que nous avons obtenus ont •t• pour un rapport H2SO4 / bentonite •gal ‚ 0,2 et un temps d'activation de trois heures pour la bentonite de Maghnia et d'une heure pour la bentonite de Mostaghanem. MOTS CLES : Fluor, Sahara septentrional, bentonite, activation chimique, adsorption, min•ralisation I. INTRODUCTION Le fluor est un •l•ment fr•quemment pr•sent dans les eaux souterraines du Sahara septentrional alg•rien. Bien qu'assez rares, des •tudes •pid•miologiques donnent une id•e •loquente de la fluorose dentaire et squelettique dans la partie orientale du Sahara septentrional (BOUARICHA, 1971; AROUA, 1981). De plus, ces •tudes s'accordent ‚ attribuer l'apparition de cette toxicit• aux fluorures contenus dans les eaux de consommation et partiellement aux aliments riches en L. YOUCEF et S. ACHOUR Larhyss/Journal N€ 03, Juin 2004 130 fluor tels que le th•, les dattes et certains l•gumes arros•s par des eaux hyperfluor•es (POEY, 1976). Il semble •tabli que la quantit• de fluor fix•e dans l'organisme humain d•pend en grande partie de la concentration des fluorures dans les eaux et des conditions climatiques. De ce fait, et afin d'•viter les effets toxiques des fluorures des eaux charg•es, diff•rentes l•gislations ont fix• des concentrations maximales en fluor en fonction de la temp•rature ambiante. Ainsi d'apr„s l'O.M.S. (1972), la norme relative ‚ notre r•gion est de 0,6 ‚ 0,8 mg/l en ions fluorures. Dans le sud du pays, l'alimentation en eau potable est assur•e par des eaux souterraines provenant des nappes du continental intercalaire et des nappes les plus exploit•es du complexe terminal, dont la teneur en fluor d•passe dans la plupart des cas les normes. Ces eaux constituent par ailleurs l'unique source d'approvisionnement en eau de consommation de ces r•gions. Le traitement de ces eaux fluor•es semble donc de plus en plus une n•cessit•. Actuellement, il existe plusieurs techniques d'•limination partielle des ions fluor•s. Des proc•d•s de pr•cipitation; d'•change d'ions, •lectrodialyse, osmose inverse, la nanofiltration ou des proc•d•s d'adsorption sur lits d'alumine activ•e, ou sur lits de phosphates tricalciques (MAZOUNIE et MOUCHET, 1984; PONTIE et al., 1996) ou par utilisation d'argiles tels que le kaolin et la bentonite (KAU et al., 1998; BAR-YOSEF et al., 1988). Le choix d'une technique de d•fluoruration pour les eaux souterraines du Sahara septentrional doit …tre essentiellement guid• par la qualit• physico-chimique de ces eaux, les contraintes •conomiques du pays, la simplicit• de d•roulement du proc•d• et la disponibilit• du mat•riau mis en oeuvre. L'examen des diff•rentes possibilit•s de d•fluoruration confront•es ‚ ces exigences, nous a conduit ‚ tenter, dans une •tude ant•rieure, d'explorer la technique d'•limination des fluorures par pr•cipitation chimique ‚ la chaux et par coagulation-floculation au sulfate d'aluminium (ACHOUR et YOUCEF, 2001; ACHOUR et YOUCEF, 2002). Il s'est av•r• que l'•limination du fluor est d•pendante de la concentration initiale en F- de l'eau ‚ traiter. Les deux proc•d•s deviennent par ailleurs peu int•ressants pour une eau fortement charg•e en fluor. De plus, les deux proc•d•s exigent des doses •lev•es en r•actifs, et peuvent provoquer parfois une d•t•rioration de la qualit• finale de l'eau. De ce fait, nous avons pens• ‚ l'utilisation de deux argiles bentonitiques, disponibles en Alg•rie, comme mat•riau adsorbant. L'objectif de notre •tude est donc de tester l'efficacit• de la r•tention du fluor par adsorption sur ces argiles ‚ l'•tat brut et trait•es chimiquement. Dans un premier temps, il s'agit de d•terminer les conditions optimales d'utilisation des deux bentonites sur des solutions synth•tiques de fluorure de sodium. La seconde •tape Etude de l'•limination des fluorures des eaux de boisson par adsorption sur bentonite Larhyss/Journal N€ 03, Juin 2004 131 a pour but de v•rifier l'efficacit• du proc•d• d'adsorption sur chacune des bentonites en le testant sur des eaux naturellement charg•es en fluor II. PROCEDURE EXPERIMENTALE II.1 M€thodes de dosage Les analyses physico-chimiques relatives aux eaux ont •t• r•alis•es selon les techniques standard d'•valuation de qualit• (APHA, 1992 ; RODIER, 1984) :  pH: pH m„tre OP211/1 •quip• d'une •lectrode combin•e Bioblock S0437.  Conductivit•: conductim„tre •lectrique Bioblock WTWLF 315.  Titre alcalim•trique et titre alcalim•trique complet: m•thode volum•trique.  Duret• totale et calcium: par complexom•trie ‚ l'EDTA. Le magn•sium est obtenu par diff•rence entre ces deux derniers.  Chlorures: m•thode de Mohr.  Sulfates, Silice et phosphates: m•thode colorim•trique en utilisant un photom„tre PALINTEST. Pour chaque •l•ment dos•, correspond des r•actifs sp•cifiques et une longueur d'onde indiqu• sur la notice d'utilisation de l'appareil.  Fluorures: m•thode potentiom„trique en utilisant une •lectrode sp•cifique aux ions F-(ISE 944099/1). II.2 Caract€ristiques des bentonites test€es Les argiles que nous avons utilis•es sont des bentonites riches en montmorillonites et provenant du Nord-Ouest de l'Alg•rie. Les tableaux 1 et 2 pr•sentent quelques caract•ristiques de ces bentonites. Tableau 1: Caract€ristiques physico-chimiques des bentonites test€es (SEGHA•RI, 1998) Cations •changeables (m•q/100g) Bentonite Surface sp•cifique (m2/g) Ca2+ Mg2+ Na+ K+ pH Mostaghanem Maghnia 65 80 46,7 30,6 8,1 12,8 7,8 36,2 6 9,5 9,1 6,2 L. YOUCEF et S. ACHOUR Larhyss/Journal N€ 03, Juin 2004 132 Tableau 2 : Composition chimique des bentonites test€es (BENDJAMA, 1982) Composition chimique (en %) Bentonite de Maghnia Bentonite de Mostaghanem SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O 58,61 21,18 2,22 1,23 5,33 1,50 1,05 64,63 14,35 3,44 4,02 3,35 1,5 1,01 On constate d'apr„s les deux tableaux pr•c•dents que la bentonite de Mostaghanem est calcique, de pH basique tandis que la bentonite de Maghnia est sodique, de pH l•g„rement acide. Les oxydes pr•dominants dans la structure des deux bentonites sont SiO2 et Al2O3. II.3 Description des essais d'adsorption La premi„re •tape de notre travail a consist• ‚ d•terminer les conditions optimales d'activation chimique des deux bentonites. Nous avons utilis• pour l'activation l'acide sulfurique ‚ 10 % afin d'exp•rimenter les rapports massiques acide/bentonite •gaux ‚ 0,2 et 0,6. Chaque rapport massique a •t• test• pour les temps d'activation suivants: 15 minutes, 1heure, 3heures, et 6 heures. Les essais d'adsorption ont •t• r•alis•s en batch en utilisant des bechers en mati„re plastique de 500ml et en agitant les solutions sur des agitateurs magn•tiques. Apr„s le temps d'•quilibre, les •chantillons sont filtr•s sous vide ‚ l'aide d'une membrane ‚ 0,45 microns de porosit•. Nous avons ensuite relev• pour chaque •chantillon le pH final et la teneur r•siduelle en ion F- . Au cours de nos essais, diff•rents param„tres r•actionnels ont •t• vari•s. L'influence de la dose de bentonite (2 ‚ 20 g/l), le temps d'agitation (30 minutes ‚ 6 heures), l'effet de la teneur initiale en fluor (2 ‚ 10 mg/l) ceci sur solutions synth•tiques d'eau distill•e dop•e en F-. L'effet de la min•ralisation totale sur l'efficacit• du traitement a •t• aussi test•. Nous avons enfin test• l'effet de certains ions (Ca2+ et Mg2+) sur le proc•d• de d•fluoruration par les deux types de bentonite. Etude de l'•limination des fluorures des eaux de boisson par adsorption sur bentonite Larhyss/Journal N€ 03, Juin 2004 133 III. RESULTATS ET DISCUSSION III.1 Effet de la dose de bentonite Au cours de la deuxi„me phase de notre •tude, nous avons suivi les cin•tiques des r•actions pour une teneur initiale constante en fluor (4 mg/l) et pour des masses variables de bentonites (2, 4, 6, 8, 10 g/l). Sur la figure 1 appara†t l'•volution du rendement de d•fluoruration ‚ la fois en fonction du temps d'agitation et en fonction de la dose de bentonite. Nous avons pr•sent• le cas des deux bentonites activ•es avec un rapport acide/bentonite •gal ‚ 0,6. 0 60 120 180 240 300 360 420 Temps d'agitation (min) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 R(%) B de Mostaghanem 0 60 120 180 240 300 360 420 Temps d'agitation (min) 0 10 20 30 40 50 60 R(%) B de Maghnia Fig.1 : Effet de la dose de bentonite sur les cin€tiques et les rendements d'adsorption du fluor. () 2 g/l; (o) 4 g/l; () 6 g/l; (x) 8 g/l; () 10 g/l; () 20 g/l. Rapport Acide/Bentonite = 0,6; Fo = 4 mg/l L. YOUCEF et S. ACHOUR Larhyss/Journal N€ 03, Juin 2004 134 De ces r•sultats, nous pouvons constater que les rendements de d•fluoruration varient avec uploads/Geographie/ 11-youcef.pdf