RECUPERATION DE COMPOSES PHENOLIQUES PAR UNE DOLOMIE MODIFIEE

Abstract

Ce travail avait pour but de récupérer le phénol et trois de ses dérivés. Ces derniers sont connus par leur effet nocif et leur toxicité grave. Etant des composés récalcitrant et difficilement dégradable, nous avons opté pour leur adsorption sur la dolomie de Ouled Mimoun (Tlemcen). Cette dernière a été traitée thermiquement à différentes températures. La dolomie utilisée a une fraction granulométrique comprise principalement entre 63 et 250 µm, avec un taux de 82 %. Cette fraction a été sélectionnée pour la suite des travaux. Ce matériau est constitué essentiellement de chaux et de magnésie. Le pourcentage d’impuretés est en effet insignifiant, à savoir inférieur à 1 %. Les échantillons D-600, D-800, D-900 et D-1000 ont été obtenus, suite à une calcination de la dolomie brute à 600 °C, 800 °C, 900 °C et 1000 °C, respectivement, pendant une durée de deux heures. L’analyse par diffraction des rayons X a révélé que la dolomie brute ainsi que D-600 sont constitués essentiellement du minéral dolomite. A 800°C, ce dernier se décompose en oxyde de magnésium et en carbonate de calcium, sous forme de calcite. La décomposition partielle de la calcite en CaO se manifeste à 900 °C. Au-delà, soit à 1000 °C, seuls les pics de CaO et de MgO sont observés. Les résultats déterminés, par adsorption d’azote à 77 K, à travers l’aire spécifique, mettent en évidence la séquence suivante: D800 > D900 > D1000 > D600 > Dbrute. Les valeurs relativement faibles des dolomies brute et traitée à 600°C, s’expliquent par l’existence d’une seule phase, la dolomite, sans possibilité de modifications structurale, morphologique ou texturale. A partir de 800 °C, il y a une forte augmentation de la capacité d’adsorption, jusqu'à 900 °C, suite à la décomposition de la dolomite en deux phases : CaCO3 et MgO, avec départ de CO2. La capacité de fixation maximale obtenue pour le solide D-800 est due à la libération de CO2, associé à la calcite, aboutissant ainsi à une structure de type Ca + Mg. Le départ consécutif de CO2 associé à MgCO3 et CaCO3, libère de l’espace, de sorte à promouvoir une certaine porosité et, de ce fait, entraîner une augmentation de la capacité de rétention. Les solides dolomitiques présentent une mésoporosité appréciable, par rapport à la microporosité. L’adsorption d’azote s’effectue en bonne partie sur la surface interne des mésopores. Les composés phénoliques récupérés à partir de phase aqueuse sont le catéchol, le résorcinol, le phénol et l’hydroquinone. Le travail entrepris consistait en une étude cinétique, une modélisation des isothermes ainsi qu’une étude thermodynamique. Les résultats relatifs à l’étude cinétique ont montré que l’adsorption de ces différents composés sur les solides dolomitiques suit le modèle de pseudo second ordre. Ce dernier suggère que l’adsorption dépend du couple adsorbat-adsorbant. Les isothermes d’adsorption obtenues sont de type L d’après la classification de Gilles et al. Dans l'intervalle de températures considéré, elles mettent en évidence une diminution de la quantité adsorbée au fur et à mesure que la température augmente; ce qui signifie que le processus mis en jeu est exothermique. L’affinité d’adsorption évolue selon la séquence suivante :

D-800 > D-900 > D-1000 > D-600 > dolomie non traitée

L’adsorption dépend du couple adsorbat-adsorbant. La diffusion des composés phénoliques, dans les pores des solides modifiés, est favorisée par l’augmentation de la température de calcination de la dolomie. Pour D900 et au-delà la structure des solides dolomitiques se densifie conduisant ainsi à une diminution de la capacité d’adsorption. La diffusion de l’adsorbat dans les pores n’est, toutefois, pas la seule étape déterminante, la diffusion à travers le film liquide entourant la particule solide contribue également. Ce résultat est confirmé pour les quatre composés phénoliques dont l’affinité d’adsorption suit la séquence suivante: hydroquinone > catéchol > phénol > résorcinol

L’ajustement des données expérimentales par l’équation de Freundlich s’est révélé le plus efficace. Les grandeurs thermodynamiques, déterminées à partir de l’équation de Van’Hoff, ont révélé la nature physique, exothermique et spontané du processus de fixation des dérivés phénoliques. Leur rétention sur la surface de la dolomie traitée aboutit, par ailleurs, à un système adsorbat-adsorbant beaucoup plus ordonné.