Adsorption de colorants cationique et anionique par une bentonite

Abstract

Dans ce travail, une argile de type 2:1, la bentonite, a été utilisée comme adsorbant pour l’élimination de deux colorants organiques : le Rouge Congo (RC), un colorant anionique, et la Rhodamine B (RhB), un colorant cationique. L’étude a été menée en évaluant l’influence de plusieurs paramètres expérimentaux, notamment le pH, la masse de bentonite, la concentration initiale des colorants et la température. Le suivi cinétique a révélé que l’équilibre d’adsorption est atteint après deux heures, quel que soit le colorant, et que les données expérimentales s’ajustent adéquatement au modèle cinétique du pseudo-second ordre. Par ailleurs, l’analyse du mécanisme d’adsorption, à travers le modèle de diffusion intraparticulaire, indique que le processus est contrôlé à la fois par la diffusion externe et interne. L’étude des isothermes d’adsorption, en utilisant les modèles de Langmuir et de Freundlich, a montré que le modèle de Freundlich décrit le mieux le comportement d’adsorption des deux colorants, suggérant une adsorption sur des surfaces hétérogènes. L’évaluation des paramètres thermodynamiques a permis de conclure que le processus est spontané, endothermique et accompagné d’une augmentation du désordre au sein du système. Enfin, la comparaison des capacités d’adsorption a mis en évidence une affinité plus marquée de la bentonite pour le Rouge Congo par rapport à la Rhodamine B. Mots clé : Colorant anionique, Colorant cationique, Bentonite brute, Adsorption, Etude cinétique, Etude thermodynamique. ملخص في هذا العمل، تم استخدام طين من نوع ،2:1 وهو البنتونيت، كمادة ماصة إلزالة صبغتين عضويتين: صبغة الكونغو الحمراء ، وهي صبغة كاتيونية. وقد تم إجراء الدراسة من خالل تقييم تأثير (RhB (B ، وهي صبغة أنيونية، والرودامين(RC( ، وكتلة البنتونيت، والتركيز االبتدائي للملوثات، (pH (مجموعة من العوامل التجريبية، بما في ذلك الرقم الهيدروجيني ودرجة الحرارة. أظهر تتبع السلوك الحركي أن التوازن في عملية االمتزاز يتحقق بعد ساعتين من بدء التجربة، بغض النظر عن نوع الصبغة، وأن البيانات التجريبية تتوافق بشكل جيد مع نموذج الحركية من الرتبة الثانية الكاذبة. من ناحية أخرى، أظهرت دراسة آلية االمتزاز من خالل نموذج االنتشار داخل الجزيئات أن العملية محكومة بآليات االنتشار الداخلي والخارجي على حد سواء. كما بين تحليل متساويات االمتزاز، باستخدام نموذجي النغمور وفرويندلش، أن نموذج فرويندلش هو األنسب لوصف سلوك امتزاز الصبغتين، مما يشير إلى حدوث االمتزاز على أسطح غير متجانسة. أما تقييم المعامالت أتاح االستنتاج بأن عملية االمتزاز تلقائية،ماصة للحرارة، ومصحوبةبزيادة في عشوائية النظام. وأخيراً الثرموديناميكية، فقد ، بالرودامين أعلى تجاه صبغة الكونغو الحمراء مقارنةً .B أظهرت مقارنة قدرات االمتزاز أن للبنتونيت ميالً iii الكلمات المفتاحية: صبغة أنيونية صبغة كاتيونية بنتونيت خام إدمصاص دراسة حركية :دراسة ثرموديناميكية . Summary In this study, a 2:1 type clay, namely raw bentonite, was employed as an adsorbent for the removal of two organic dyes: Congo Red (CR), an anionic dye, and Rhodamine B (RhB), a cationic dye. The investigation was carried out by assessing the influence of various experimental parameters, including pH, bentonite dosage, initial dye concentration, and temperature. Kinetic analysis revealed that adsorption equilibrium was reached within two hours for both dyes, and the experimental data fitted well with the pseudo-second-order kinetic model. Furthermore, the analysis of the adsorption mechanism, based on the intraparticle diffusion model, indicated that the process is governed by both external and internal diffusion. The study of adsorption isotherms, using the Langmuir and Freundlich models, demonstrated that the Freundlich model provided a better fit to the experimental data for both dyes, suggesting adsorption on heterogeneous surfaces. Thermodynamic parameter evaluation indicated that the adsorption process is spontaneous, endothermic, and accompanied by an increase in system disorder. Finally, a comparison of the adsorption capacities revealed a higher affinity of bentonite for Congo Red compared to Rhodamine B. Key words: Anionic dye, Cationic dye, Crude bentonite, Adsorption, Kinetic study, Thermodynamic study