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Afrique SCIENCE 05(3) (2009) 25 - 35 ISSN 1813-548X Aziza ABID et al. 25 Utilis

Afrique SCIENCE 05(3) (2009) 25 - 35 ISSN 1813-548X Aziza ABID et al. 25 Utilisation d'un nouveau bio-floculant extrait de cactus marocain dans le traitement des rejets chargés de chrome (VI) par le procédé de coagulation floculation Aziza ABID, Abdeljalil ZOUHRI* et Abdelali IDER Laboratoire des procédés de valorisation des ressources naturelles, des matériaux et environnement, Département de chimie appliquée et environnement, Faculté des sciences et techniques de Settat, BP 577 Maroc ________________ * Correspondance, courriel : abdzouhri@yahoo.fr Résumé Dans ce travail, nous avons utilisé un nouveau floculant organique biodégradable extrait de jus de cactus (figuiers de barbarie, voir photo ci-dessous), dans un procédé physico- chimique (coagulation floculation) afin de traiter des rejets liquides chargés en chrome (VI). Ce bio-floculant nous a permis de réduire la turbidité d’un effluent industriel, en passant de 100 NTU à des valeurs au dessous de 2 NTU. L’étude a été réalisée sur des échantillons pseudo-industriels préparés au laboratoire et des échantillons industriels issus d'une unité de traitement de surface (chromage). L’étude comparative entres le floculant organique et le floculant industriel PPRQESTOLR 2515.TR (floculant à base d'acrylamide et acrylate de sodium), a montré que notre biofloculant aboutit à des résultats satisfaisants au niveau du pouvoir de floculation. Une neutralisation et coagulation avec la chaux, suivi par une floculation puis une décantation, pour la solution du chrome (VI) réduit en chrome (III) a montré un effet très significatif sur l’abattement de la turbidité et un pourcentage de rétention de chrome (VI) de plus de 99,5 %. Les résultats obtenus sont très encourageant et incitent notre équipe de recherche à développer cet axe de recherche afin de mettre en place des procédés alternatifs propres pour le traitement des eaux d’une manière générale et qui en même temps permettent la valorisation des ressources naturelles nationales. Mot-clés : Effluent Industriel, chrome (VI), Turbidité, cactus, bio- floculant, Traitement, coagulation floculation. Afrique SCIENCE 05(3) (2009) 25 - 35 Aziza ABID et al. 26 Abstract Use of a new bio-flocculent (extracted from prickly pear/Moroccan cactus) in the treatment of rejections charged with Chromium (VI) by the coagulation flocculation process. In this work, we used a new biodegradable organic flocculating agent we extracted from the juice of prickly pear, in a physicochemical process (coagulation- flocculation) in order to treat liquid rejections charged with chromium (VI). This bioflocculent helps reduce the turbidity of industrial effluents, making it pass from 100 NTU to values below 2 NTU. The tests were carried out on pseudo-industrial samples prepared at the laboratory and samples from a surface treatment unit. The comparative study of the organic flocculating agent with the industrial flocculating agent PPRQESTOLR2515.TR (containing acrylamide and acrylate of sodium), showed the bioflocculent’s very good competitiveness and its strong capacity of flocculation. Neutralization and coagulation with lime, followed by flocculation then decantation, for the solution of chromium (VI) reduced to chromium (III), showed a very significant effect on the abatement of turbidity and a percentage of chromium (VI) retention of more than 99,5 %. This work brings to satisfactory results which incite our team to further research in order to boost our national natural resources by using alternate proper processes for water treatment. Keywords : Industrial effluent, chromium (VI), turbidity, cactus, bio-flocculating agent, treatment, coagulation-flocculation. 1. Introduction L’environnement et les équilibres naturels sont à la base du développement social et humain. Dans ce cadre et pour une vraie stratégie de développement durable de l’environnement dans son double aspect ; gestion des ressources naturelles et des différents rejets, on doit rassembler nos efforts pour la valorisation des ressources naturelles [1, 2,10]. Afin de répondre à ces objectifs, nous avons étudié la possibilité de valoriser un produit actif d'une plante naturelle (Photo 1 ci-dessous) en tant que floculant naturel, utile dans le traitement physico-chimique "coagulation-floculation" des effluents liquides. Dans cette optique de traitement de ces rejets, de nombreux travaux [3,4,7,9,13.] ont été effectués afin d'éliminer les ions métalliques par voix physicochimiques. Les résultats Afrique SCIENCE 05(3) (2009) 25 - 35 Aziza ABID et al. 27 obtenus étaient assez satisfaisants, mais les procédés suivis sont plus au moins compliqués et nécessitent l'utilisation de nombreux produits chimiques en plusieurs étapes. Nous avons proposé ce travail pour l'amélioration de la technique coagulation floculation; d'une part en simplifiant le nombre des étapes suivies et d'autre part en introduisant un nouveau floculant. Nous envisageons également de valoriser les substances naturelles de notre région (centre et sud du Maroc), minimiser l’effet toxique des produits chimiques (chlorure de fer et sulfate d'alumine), respecter les normes de plus en plus rigoureuses [4,5] et réduire le coût de traitement des effluents industriels. Dans ce contexte, nous avons mis en place des procédés d’élimination des ions métalliques par association des deux étapes de neutralisation et de coagulation par la chaux en utilisant comme agent floculant le nouveau produit extrait des cactus marocains " figuier de barbarie". L’objectif de notre travail, été d’une part la mise en évidence de l’efficacité d’un nouveau floculant naturel biodégradable grâce à une étude comparative avec un floculant usuel à base d’acrylamide [2] très utilisé dans le traitement des rejets industriels et d'autre part le traitement physico-chimique «coagulation-floculation» des eaux résiduaires pseudo industrielle et industrielle chargées de chrome (VI). Photo 1 : d’un champ de cactus (figuiers de barbarie), situé entre Casa et Marrakech (http://loindetout.free.fr/images/photos/maroc2003/maroc4.jpg) Afrique SCIENCE 05(3) (2009) 25 - 35 Aziza ABID et al. 28 2. Matériels et méthodes Le floculant organique (bio-organique) est extrait du cactus qui pousse dans le centre du Maroc. Le produit à l'état naturel est un liquide visqueux de coloration verte, de pH = 6.5, miscible à l'eau, sa masse volumique est de 1,008 kg/l. Son analyse réalisée par spectroscopie UV a donné le spectre ci-dessous (Figure 1). Figure 1 : Spectres d’absorbance UV de jus de cactus vers 300 nm. Jus à 100 % (pic en haut), jus à 10 % dans l’eau (pic en bas). Dans ce travail, l’extraction du floculant organique a été réalisé selon les étapes suivantes : • Broyage du cactus après nettoyage, • Extraction du jus de cactus par filtration au tamisage, • Dilution de jus dans de l'eau à 10 % et homogénéisation par agitation pendant 15 à 20 minutes. Le mélange obtenu est relativement stable, il peut conserver sa capacité de floculation pendant plusieurs jours en dehors de tout système de conservation. Le matériel utilisé est le suivant : • Turbidimètre de marque HANNA LP2000-11 • pH-mètre Accumet Basic de marque AB15 Afrique SCIENCE 05(3) (2009) 25 - 35 Aziza ABID et al. 29 • Système Jar-test (Model ISCO RPM/OPM). • Spectrophotomètre UV-Visible, type UV-160 mode SHIMADZU Les essais de traitement ont été effectués à température ambiante. 3. Résultats et discussion 3-1. Evaluation du pouvoir floculant de jus de cactus Afin de comparer le pouvoir floculant de notre réactif avec d'autres qui sont couramment utilisés, nous avons dans un premier temps, mené notre étude sur une solution pseudo- industrielle à 100 ppm en Cr(VI). Au cours de cette première étape, la formation des flocs, de leurs tailles ainsi que l’évolution de la concentration en chrome ont été suivies (Tableaux 1 et 2). L’abattement de la turbidité a été également suivi (Figure 2). Les essais de coagulation floculation ont été menés par le système Jar-test selon les étapes suivantes : • Ajustement de pH à 2, suivi d’une réduction du Cr (VI) au Cr (III) • Ajustement de pH à 9 selon les 6 essais décrits dans les Tableaux 1 et 2, • Ajout de coagulant et/ou floculant sous une agitation de 100tr/min pendant 1 à 2mn, puis une agitation de 40tr/mn pendant 15mn préalablement déterminées. • Précipitation puis analyse du résidu de chrome en solution sous forme de Cr (VI). Tableau 1 : Effet des différents ajouts sur la floculation et l’élimination du chrome en présence de la chaux : Cas d’une solution pseudo-industrielle à 100 ppm en Cr(VI) N° d’essai 1 2 3 4 Réactifs utilisés Chaux + 2ml de jus de cactus dilué Chaux + FeCl3 + 2ml de jus de cactus dilué Chaux + 0.1ml de floculant industriel à 1 % Chaux + FeCl3 + 0.1ml de floculant - industriel à 1 % Observation bonne floculation bonne floculation bonne floculation bonne floculation [Cr(VI)] ppm 0,3 0,27 0,25 0,32 Afrique SCIENCE 05(3) (2009) 25 - 35 Aziza ABID et al. 30 Tableau 2 : Effet des différents ajouts sur la floculation et l’élimination du chrome en présence de la soude : Cas d’une solution pseudo-industrielle à 100 ppm en Cr(VI) N° d’essai 5 6 Réactifs utilisés NaOH + FeCl3 + 2ml de jus de cactus dilué NaOH + FeCl3 + 0.1ml de Floculant-industriel à 1% Observation bonne floculation floculation moyenne [Cr(VI)] ppm 0,4 0,3 0 4 8 12 16 20 0 4 8 12 16 20 Temps ( mn) Turbidité (NTU) E 1 E2 E3 E4 E 5 E6 Figure 2 : Suivi de l’abattement de la turbidité pour les 6 essais en fonction du temps de la sédimentation : Cas d’une solution pseudo-industrielle à 100 ppm en Cr(VI) Pour uploads/Industriel/ 61751-article-text-116403-1-10-20101110.pdf