Application d’un charbon actif modifié pour l’élimination du Bleu de Méthylène et de l’Acide Rouge 14 en solution aqueuse : étude cinétique, isotherme et thermodynamique

Abstract

Ce mémoire traite de l’élimination de deux colorants organiques, le bleu de méthylène (BM) et l’acide rouge 14 (AR 14), en solution aqueuse par l’adsorption sur un charbon actif modifié. L’influence de plusieurs paramètres opératoires, notamment le pH, le temps de contact et la concentration initiale des colorants, ont été étudiés afin d’évaluer les performances du matériau adsorbant. Les résultats cinétiques ont montré que le modèle du pseudo-second ordre décrit le mieux le processus d’adsorption pour les deux colorants, suggérant que la vitesse d’adsorption est principalement gouvernée par les interactions entre les molécules adsorbées et les sites actifs de la surface. L’étude des isothermes d’adsorption a révélé que le modèle de Langmuir est le mieux adapté aux données expérimentales pour les deux colorants, indiquant une adsorption en monocouche sur une surface homogène. Les capacités maximales d’adsorption obtenues sont de 125 mg g -1 pour le Bleu de Méthylène et de 107,5 mg g -1 pour l’Acide Rouge 14. Par ailleurs, l’étude thermodynamique a montré que l’adsorption est spontanée (ΔG < 0) et endothermique (ΔH > 0) pour les deux colorants. Les résultats obtenus confirment l’efficacité du charbon actif modifié pour l’élimination des colorants organiques en milieu aqueux, avec une meilleure affinité pour le Bleu de Méthylène que pour l’Acide Rouge 14. Mots-clés : Adsorption, Charbon actif modifié, Bleu de Méthylène, Acide Rouge 14, Isotherme, Cinétique, Thermodynamique. Abstract The present work focuses on the removal of two organic dyes, Methylene Blue (MB) and Acid Red 14 (AR14), from aqueous media using Al-Sr-modified activated carbon as an adsorbent. The influence of several operating parameters, including pH, contact time, and initial dye concentration, was evaluated to assess the adsorption performance of the prepared adsorbent. Kinetic studies revealed that the adsorption process for both dyes was best described by the pseudo-second-order model, suggesting that the adsorption rate is mainly governed by surface interactions between the dye molecules and the active sites of the Liste des figures adsorbent. Equilibrium data were better fitted by the Langmuir isotherm model, indicating monolayer adsorption on a homogeneous surface. The maximum adsorption capacities were found to be 125 mg g-1 for Methylene Blue and 107.5 mg g-1 for Acid Red 14. Thermodynamic analysis showed that the adsorption process was spontaneous (ΔG < 0) and endothermic (ΔH > 0) for both dyes. Overall, the obtained results demonstrate the effectiveness of Al-Sr-modified activated carbon as a promising adsorbent for the removal of organic dyes from contaminated water, with a higher adsorption affinity toward Methylene Blue than Acid Red 14. Keywords: Adsorption, Modified activated carbon, Methylene blue, Red 14 acid, Isothermal, Kinetics, Thermodynamics. الملخص األوسبط ٍي 11 ٍضًانح شًواألح ٍُهُثًُان أصسق بًه ٍُخَعضى ٍُصبغخ إصانت ًعه مًانع هزا كضّ شَ عىايم عذة شُحأث ىُُحم حى .خضةًي بدةًك) Al-Sr) ىوُخَوانسخشو ىوًُُببألن يعذل شظَ فحى بلًببسخع تُبئًان أخم ٍي ،نهصبغت ٍاالبخذائ ضُوانخشك ،انخاليس ٍوصي ،) pH)ٍُُذسوخُانه انشلى رنك ٍف بًب ،تُهُحشغ .ضشةّ حًان بدةًنه االيخضاص كفبءة دساست تَُانثب انشحبت ىرجًَ يع أفضم بشكم حخىافك ٍُانصبغخ نكال االيخضاص تُهًع ٌأ تُانحشك انذساسبث أظهشث ىالعًوان انصبغت ئبثَخض ٍُب تُانسطح نهخفبعالث سبً أسب خضعَ االيخضاص يعذل ٌأ ًإن شُشَ بًي ، انكبربت يع أفضم بشكم حخىافك تُبَانخدش بثَبُانب ٌأ ٌانخىاص خبئحَ جُُّب بًك .خضةًًان بدةًان سطح ًعه انفعبنت .سَيخدب سطح ًعه انطبمت ٌأحبد ايخضاص حذود ًعه ذلَ بًي ،شَىًغَال ىرجًَ .11 ٍضًانح شًنألح غ/يهػ 107.1و ٍُهُثًُان ألصسق غ/يهػ 121 ناليخضاص انمصىي انسعت بهغج ولذ (ΔH > نهحشاسة ويبصت) ΔG < 0) تُحهمبئ االيخضاص تُهًع ٌأ تَانحشاس تُكُبيَُانذ انذساست وأظهشث .ٍُانصبغخ نكهخب سبتُببن0 ( إلصانت واعذة خضةًي بدةًك Al-Sr بـ عذلًان شظُان انفحى تُفعبن هبُعه خحصمًان خبئحُان حؤكذ ،عبيت بصفت شًببألح تَيمبس ٍُهُثًُان أصسق ِحدب ًأعه ايخضاص أنفت إظهبس يع ،هىثتًان ِبًُان ٍي تَانعضى األصببغ .11 ٍضًانح بثَيخسبو ،11 ٍضًانح شًاألح ،ٍُهُثًُان أصسق ،عذلًان شظُان انفحى ،االيخضاص :المفتاحية الكلمات .تَانحشاس كبُبيَُانذ ،تُانحشك ،االيخضاص