Modélisation de l\'adsorption de métaux lourds sur une argile brute algérienne
La qualité de l'eau, à travers l'histoire, a été un facteur important pour assurer le bien être humain, qu'elle soit destinée à la consommation humaine, à l'irrigation ou tout simplement rejetée dans la nature, vers les rivières, le milieu marin ou le sol, est devenue un problème et un souci majeur pour les pouvoirs publique.
La qualité de cet élément vital est en détérioration à cause des déchets des industries chimique déversés dans la nature. Parmi les matières qui présentent un risque potentiel pour la nature, figure les métaux lourds, qui sont des micropolluants de nature à entrainer des nuisances même lorsqu'ils sont rejetés en quantités très faible, car leur toxicité se développe par bioaccumulation. Cependant, l'industrie reste responsable de la quasi-totalité des rejets de métaux, sous leurs différentes formes dans l'eau. Les métaux qui se trouvent dans les eaux usée sont en générale le Cd, Ni, Cu, As, Zn, Pb, Al, Co, Mn, Cr, etc.
La protection de l'environnement est devenue ainsi un enjeu économique et politique majeur et tous les pays du monde sont concernés par la sauvegarde des ressources en eau douce et la protection de l'environnement marin. Ceci a donc stimulé et encourager l'amélioration des techniques de dépollution existantes et le développement de nouveaux procédés, comme l'enlèvement des cations métallique par électrodéposition, électrocoagulation, osmose inverse, précipitation à la chaux, échange d'ions, la cimentation, l'adsorption sur charbon actif.
Cependant, un privilège particulier est accordé ces dernières années à l'utilisation des produits d'origine naturelle comme l'argile, qui a fait l'objet de diverses études pour des applications variées comme l'adsorption.
Les argiles sont des nanoparticules particulièrement remarquables de par leur ubiquité et leur réactivité. Leur taille nanométrique et leur structure en feuillets offre une grande surface spécifique vis-à-vis de l'adsorption et leur confère un rôle crucial dans la rétention d'un grand nombre de polluants d'origine naturelle ou anthropique.
L'intérêt accordé à ces matériaux se justifie par l'importance de leur surface développée, par la présence de charges sur leur surface, leur possibilité d'échanger les cations et une large disponibilité dans la nature (plus de 99% de la composition du sol).
A partir de cela est venue l'idée principale de cette étude qui consiste à étudier les propriétés adsorbantes d'une argile brute algérienne, ainsi que les paramètres influençant la rétention des deux cations métalliques Cd (II) et Ni (II) pour un système d'adsorption simple et binaire en batch.
La technique adoptée, faisant l'objet de cette étude, a montré de grandes capacités de dépollution des eaux métallifères. Elle s'est avérée très simple et efficace pour l'élimination de ces métaux véhiculés par certains effluents industriels.
Ce travail est constitué de trois parties :
La première partie est une synthèse bibliographique concernant les argiles, les métaux lourds et l'adsorption.
La deuxième partie est dédiée au matériel et méthodes utilisés pour la réalisation de l'expérience :
Une application des procédés de dépollution (des essais d'adsorption en batch sur l'argile brute mise en contact avec des solutions métalliques contenant du cadmium et/ou du nickel en système simple et en système d'adsorption binaire).
Des modèles de cinétiques et d'isothermes d'adsorption basés sur des équations mathématiques, sont appliqués pour ajuster les données expérimentales.
Des techniques d'optimisation non linéaire (Fonctions d'erreurs) ont été appliquées, afin de déterminer et d'évaluer l'ajustement des équations d'isothermes à des données expérimentales.
Un traitement mathématique des mesures d'adsorption a été développé à partir de plusieurs équations afin de déterminer les paramètres thermodynamiques.
La troisième partie est dédiée aux résultats de ces dernières accompagnées d'interprétation et de discussion.
Enfin, une conclusion rassemble les résultats pertinents de cette contribution avec une proposition de quelques perspectives.