Etude de l’adsorption du nickel et du cuivre sur un charbon actif préparé à partir des boues de station d’épuration

Abstract

L’objectif de cette étude est d’évaluer le potentiel du charbon actif préparé à partir des boues d’épuration pour l’adsorption des ions de Ni(II) et l’adsorption compétitive entre Ni(II) et Cu(II) à partir de solutions aqueuses dans un système binaire. Les propriétés physico-chimiques du charbon actif ont été déterminées. Dans la première partie, des expériences d'adsorption par lots ont été réalisées en fonction de différents paramètres de fonctionnement. Les données expérimentales ont été analysées par différents modèles d’isothermes. Le modèle de Freundlich montre une meilleure représentation des données d'équilibre (R2 > 0,99) et la capacité maximale d'adsorption monocouche du charbon actif préparé est de 11,52 mg g-1. L’étude cinétique a été discutée en utilisant différents modèles cinétiques et les expériences d'adsorption ont indiqué que le modèle du pseudo-second ordre convenait bien aux données cinétiques (R2=0,999). Les paramètres thermodynamiques ont également été évalués. Nous avons trouvé que le processus d’adsorption était faisable, spontané et endothermique. L’expérience de désorption et la récupération des ions de Ni(II) s’est avérée complète (100 %) en utilisant l’acide chlorhydrique. Dans la deuxième partie de cette étude, la méthodologie de surface de réponse (RSM) a été utilisée pour étudier les effets des paramètres opérationnels sur la capacité d’adsorption compétitive des ions Ni (II) et Cu (II). La signification des modèles et des coefficients de régression ont été testé par l'analyse de variance (ANOVA). Les résultats prédits par les modèles se sont révélés en bon accord avec ceux obtenus expérimentalement (R2 = 0,98 et 0,97 et Adj-R2 = 0,96 et 0,95 pour les ions Ni (II) et Cu (II), respectivement). Les conditions optimales révélées par cette méthode sont comme suit : de 40 mg L-1 pour les ions Ni (II), 40 mg L-1 pour les ions Cu (II), dose d’adsorbant de 4 g L-1, temps de contact de 100 min et 30 °C. Dans les conditions optimales, la capacité d’adsorption maximale des deux métaux était de 7,48 mg g-1 et de 4,04 mg g-1 pour les ions de Ni (II) et Cu (II), respectivement. Les résultats de cette étude suggèrent que le charbon actif préparé à partir des boues d’épuration pourrait être utilisé avantageusement pour l’adsorption des métaux lourds à partir de solutions aqueuses.