Chapitre I
Rappels bibliographiques
48
- Les isothermes du type (H) : la partie initiale de l’isotherme est presque verticale, la
quantité adsorbée apparait importante à concentration quasiment nulle du soluté dans la
solution. Ce phénomène se produit lorsqu’il y a chimisorption du soluté. On le rencontre
également dans certains cas d’échange d’ions, dans l’adsorption des macromolécules ou
lors de l’adsorption de micelles formées à partir des molécules du soluté.
- Les isothermes du type (C) : Elles se caractérisent par une partition constante entre la
solution et le substrat. Les isothermes de cette classe sont obtenues quand les molécules
du soluté sont capables de modifier la texture du substrat en ouvrant les pores non
préalablement ouverts par le solvant.
Néanmoins, il est important de préciser que la forme de l’isotherme ne nous renseigne pas
beaucoup sur le mode d’adsorption, puisque les interactions mis en jeu sont multiples et les
caractéristiques physiques de l’adsorbant sont complexes. En effet, la nature des fonctions de
surface et celle des molécules joue dans ces conditions un rôle important (Piscopo, 2002).
De ce fait, l’inconvénient majeur de cette approche est que les isothermes fournissent une
description macroscopique de la rétention et ne permettent pas de définir le mécanisme
chimique associé à cette rétention (Danis et Kent, 1980 in Février, 2001). Ainsi, ces
isothermes d’adsorption devaient être qualifiées d’isothermes de ‘sorption’ et non pas
d’adsorption.
c. Modélisation des isothermes d’équilibre d’adsorption
Plusieurs modèles théoriques et empiriques permettant de décrire les caractéristiques d’un
système adsorbant/adsorbat ont été développés. Les plus couramment utilisés sont le modèle
de Langmuir et Freundlich, car ils permettent de représenter correctement et d’une façon
simple les isothermes d’adsorption en phase aqueuse. D’autres modèles peuvent être
intéressants dans la mesure où les paramètres extraits de leurs équations ont soit une
signification physique, soit ils apportent des informations supplémentaires sur la nature des
mécanismes mis en jeu.
c. 1. Modèle de Langmuir
C’est un modèle simple et largement utilisé. Il est basé sur les hypothèses suivantes :
- Chaque site n’est susceptible de fixer qu’une seule espèce adsorbée donc
l’adsorption s’effectue selon une couche monomoléculaire (adsorption
localisée).
- Tous les sites sont identiques.
- Il n y a pas d’interactions entre les molécules adsorbées.
- L’énergie d’adsorption de tous les sites est identique (surface homogène
d’adsorption)
L’isotherme de Langmuir, est donnée dans ce cas par l’équation suivante :
Rappels bibliographiques
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- Les isothermes du type (H) : la partie initiale de l’isotherme est presque verticale, la
quantité adsorbée apparait importante à concentration quasiment nulle du soluté dans la
solution. Ce phénomène se produit lorsqu’il y a chimisorption du soluté. On le rencontre
également dans certains cas d’échange d’ions, dans l’adsorption des macromolécules ou
lors de l’adsorption de micelles formées à partir des molécules du soluté.
- Les isothermes du type (C) : Elles se caractérisent par une partition constante entre la
solution et le substrat. Les isothermes de cette classe sont obtenues quand les molécules
du soluté sont capables de modifier la texture du substrat en ouvrant les pores non
préalablement ouverts par le solvant.
Néanmoins, il est important de préciser que la forme de l’isotherme ne nous renseigne pas
beaucoup sur le mode d’adsorption, puisque les interactions mis en jeu sont multiples et les
caractéristiques physiques de l’adsorbant sont complexes. En effet, la nature des fonctions de
surface et celle des molécules joue dans ces conditions un rôle important (Piscopo, 2002).
De ce fait, l’inconvénient majeur de cette approche est que les isothermes fournissent une
description macroscopique de la rétention et ne permettent pas de définir le mécanisme
chimique associé à cette rétention (Danis et Kent, 1980 in Février, 2001). Ainsi, ces
isothermes d’adsorption devaient être qualifiées d’isothermes de ‘sorption’ et non pas
d’adsorption.
c. Modélisation des isothermes d’équilibre d’adsorption
Plusieurs modèles théoriques et empiriques permettant de décrire les caractéristiques d’un
système adsorbant/adsorbat ont été développés. Les plus couramment utilisés sont le modèle
de Langmuir et Freundlich, car ils permettent de représenter correctement et d’une façon
simple les isothermes d’adsorption en phase aqueuse. D’autres modèles peuvent être
intéressants dans la mesure où les paramètres extraits de leurs équations ont soit une
signification physique, soit ils apportent des informations supplémentaires sur la nature des
mécanismes mis en jeu.
c. 1. Modèle de Langmuir
C’est un modèle simple et largement utilisé. Il est basé sur les hypothèses suivantes :
- Chaque site n’est susceptible de fixer qu’une seule espèce adsorbée donc
l’adsorption s’effectue selon une couche monomoléculaire (adsorption
localisée).
- Tous les sites sont identiques.
- Il n y a pas d’interactions entre les molécules adsorbées.
- L’énergie d’adsorption de tous les sites est identique (surface homogène
d’adsorption)
L’isotherme de Langmuir, est donnée dans ce cas par l’équation suivante :