Dépollution de l’eau par un biochar d’origine végétale : Equilibre, cinétique et étude thermodynamique

Abstract

Le colorant Bleu de méthylène (BM) est largement utilisé dans l'industrie. Une exposition prolongée à ce colorant peut endommager les muqueuses et le tractus gastro-intestinal. Le BM peut pénétrer dans les cellules. L'inhalation du colorant BM peut irriter les vaisseaux respiratoires et provoquer des vertiges. Pour cela, l'élimination des colorants des eaux usées industrielles a été reconnue comme un problème environnemental en raison de leurs : faible décomposabilité biologique, de la toxicité et des impacts cancérigènes même à des faibles concentrations. L’objectif de cette étude est de préparer un bioadsorbant peut couteux pour éliminer ce colorant organique toxique en milieu aqueux. Le bioadsorbant a été préparé à partir d’un déchet vert à une température de 600 C0 . L’étude de la capacité d’adsorption de ce biosorbant à éliminer le BM a été réalisée dans des conditions opératoires variables : concentration initiale du colorant, masse du biosorbant, temps d'adsorption, pH et température. L'efficacité d'élimination maximale de 98 % a été atteinte à un pH de 6.1, un dosage de biosorbant de 12 g/L et un temps de contact de 10 min. L'étude d'équilibre a révélé que le modèle isotherme de Langmuir décrit un meilleur modèle pour l'adsorption du colorant BM sur la surface du biochar. La capacité de d’adsorption maximale été de 71.42 mg/g. En outre, une étude de la cinétique de sorption a indiqué que le modèle cinétique de second ordre pouvait mieux illustrer le mécanisme d'adsorption. D'après l'étude thermodynamique, le processus de sorption était spontané et exothermique. Les résultats de l'étude montrent que le biochar est un biosorbant rentable, facilement accessible et conforme aux principes de la chimie verte pour l'élimination efficace du bleu de méthylène dans les eaux usées. Mots Clés : Adsorption, Déchet vert, Bleu de méthylène, Biochar, Dépollution 5 Summary: Methylene Blue dye (MB) is widely used in the industry. Prolonged exposure to this dye can damage mucous membranes and the gastrointestinal tract. MB can penetrate cells. Inhalation of the MB dye can irritate the respiratory vessels and cause dizziness. Therefore, the removal of dyes from industrial wastewater has been recognized as an environmental problem due to their low biodegradability, toxicity, and carcinogenic impacts even at low concentrations. The objective of this study is to prepare a low-cost bioadsorbent to remove this toxic organic dye in aqueous media. The bioadsorbent was prepared from green waste at a temperature of 600°C. The study of the adsorption capacity of this bioadsorbent to remove MB was carried out under varying operating conditions: initial dye concentration, biosorbent mass, adsorption time, pH, and temperature. The maximum removal efficiency of 98% was achieved at a pH of 6.1, a biosorbent dosage of 12g/L, and a contact time of 10 minutes. The equilibrium study revealed that the Langmuir isotherm model provided a better fit for the adsorption of MB on the surface of the biochar. The maximum adsorption capacity was 71.42 mg/g. Furthermore, a sorption kinetics study indicated that the second-order kinetic model could better illustrate the adsorption mechanism. According to the thermodynamic study, the sorption process was spontaneous and exothermic. The study results show that biochar is a cost-effective, readily available biosorbent that complies with green chemistry principles for the efficient removal of methylene blue from wastewater. Keywords : Adsorption, Green waste, Methylene blue, Biochar, Depollution