Étude du procédé d’adsorption de l’Azorubine sur charbon actif en mode Batch

Abstract

Ce mémoire porte sur l’élimination du colorant Azorubine (Rouge Acide 14) par adsorption sur un charbon actif commercial. L’objectif de cette étude est d’évaluer l’influence de différents paramètres opératoires, notamment le pH, le temps de contact, la dose d’adsorbant et la température, sur l’efficacité du procédé d’adsorption. Les résultats expérimentaux montrent que les conditions optimales sont obtenues à pH = 2, avec un temps d’équilibre de 60 minutes. L’étude thermodynamique indique que le processus est spontané (ΔG° < 0) et exothermique (ΔH° < 0), ce qui traduit une meilleure efficacité à basse température. L’analyse des isothermes révèle que le modèle de Langmuir décrit le mieux les données expérimentales (R2 = 0,9994), suggérant une adsorption en monocouche sur une surface homogène. Par ailleurs, l’étude cinétique montre que le processus suit principalement le modèle du pseudo-second ordre (R2 = 0,9792), indiquant une forte interaction entre l’adsorbant et l’adsorbat. En conclusion, ces résultats confirment l’efficacité du charbon actif commercial pour le traitement des eaux contaminées par les colorants organiques. Mots-clés : Charbon actif ; adsorption ; Azorubine (Rouge Acide 14) ; Isotherme de Langmuir ; Pseudo-second ordre ; thermodynamique d’adsorption. Abstract This thesis focuses on the removal of the dye Azorubine (Acid Red 14) by adsorption onto commercial activated carbon. The objective of this study is to evaluate the influence of various operating parameters, namely pH, contact time, adsorbent dose, and temperature, on the efficiency of the adsorption process. The experimental results show that the optimal conditions are achieved at pH = 2, with an equilibrium time of 60 minutes. The thermodynamic study indicates that the process is spontaneous (ΔG° < 0) and exothermic (ΔH° < 0), which explains its higher efficiency at low temperatures. Isotherm analysis reveals that the Langmuir model best fits the experimental data (R2 = 0.9994), suggesting monolayer adsorption on a homogeneous surface. In addition, kinetic studies show that the process mainly follows the pseudo-second-order model (R2 = 0.9792), indicating strong interactions between the adsorbent and the adsorbate. In conclusion, these results confirm the effectiveness of commercial activated carbon for the treatment of water contaminated with organic dyes. Keywords: Activated carbon; adsorption; Azorubine (Acid Red 14); Langmuir isotherm; pseudosecond-order; adsorption thermodynamics. الملخص تركز هذه األطروحة على إزالة الصبغة األزوروبين )الحمض األحمر 14( عن طريق االمتزاز باستخدام الفحم النشط التجاري. يهدف هذا العمل إلى دراسة تأثير مختلف العوامل التشغيلية، مثل األس الهيدروجيني(pH (، وزمن التالمس، وجرعة المادة المازة، و درجة الحرارة، على كفاءة عملية االمتزاز. أظهرت النتائج التجريبية أن الظروف المثلى تتحقق عند 2 = pHمع زمن توازن قدره 60دقيقة .كما بينت الدراسة الديناميكية الحرارية أن العملية تلقائية (0 > °ΔG (وطاردة للحرارة(0 > °ΔH (، مما يفسر ارتفاع كفاءتها عند درجات الحرارة المنخفضة. 2R أظهر تحليل متساويات الحرارة أن نموذج النغموير هو األنسب لوصف البيانات التجريبية(0.9994 = ) ، مما يشير إلى حدوث امتزاز في طبقة أحادية على سطح متجانس. كما بينت الدراسة الحركية أن العملية تتبع بشكل رئيسي نموذج الرتبة الثانية شبه الكاملة = 0.9792) R2 ) (order-second-Pseudo(، مما يدل على وجود تفاعل قوي بين المادة المازة والمادة الممتزة. في الختام، تؤكد هذه النتائج فعالية الفحم النشط التجاري في معالجة المياه الملوثة باألصباغ العضوية. الكلمات المفتاحية :الفحم النشط؛ االمتزاز؛ األزوروبين )الحمض األحمر 14(؛ متساوي حرارة النغموير؛ نموذج الرتبة الثانية شبه الكاملة؛ الديناميكا الحرارية لالمتزاز