Annexe 3
Adsorption et biosorption
2. Principaux mécanismes d’interaction de molécules avec un solide
Les processus physico-chimiques à l’interface solide-liquide permettant le piégeage des
métaux lourds sont les suivants :
a) L’adsorption : Phénomène physico-chimique par lequel une espèce chimique peut
s’accumuler à la surface d’un solide « adsorbant », à son interface avec l’air, l’eau et
tout autre fluide gazeux ou liquide « adsorbat » selon divers processus sur des sites
appelés « sites actifs » (Ramade, 2000).
b) La précipitation : Le passage d’une espèce de l’état dissous à l’état solide (à l’inverse
de la dissolution). Ce processus est plus lent que l’adsorption (Bourg, 1988).
c) La complexation : Les complexes formés sont des entités chimiques comportant aumoins une liaison de coordination. Une telle liaison s’établit entre un atome
« donneur », appelé ligand, disposant d’au-moins une part d’électrons libres et un atome
ou ion métallique « accepteur » possédant au moins une orbite vide.
d) La substitution : Lorsque la charge et la taille d’un atome sont similaires à celles d’un
autre, ce dernier peut le substituer et prendre sa place dans le réseau cristallin.
e) L’inclusion (piégeage mécanique) : L’inclusion consiste à faire piéger mécaniquement
un atome ou une molécule dans les pores d’un minéral lors de sa formation.
3. Classification des isothermes d’adsorption (Selon Brunauer, 1940)
Figure 15 : Classification des isothermes d’adsorption dans un système gaz-solide
(Source : Techniques de l’ingénieur).
Les isothermes de Type I sont obtenues généralement dans le cas des adsorbants
microporeux avec une saturation progressive des sites d’adsorption sensiblement équivalents.
Les isothermes de Type II et III sont observées avec les adsorbants ayant une large
distribution des tailles de pore avec une transition continue de l’adsorption en monocouche à
l’adsorption en multicouche jusqu’à la condensation capillaire.
L’isotherme de Type IV peut résulter de la formation de deux couches successives
d'adsorbat à la surface du solide quand les interactions entre les molécules d'adsorbat et la
surface du solide sont plus fortes que les interactions entre les molécules adsorbées. Dans ce
cas, les sites d'adsorption de la seconde couche ne commencent à se remplir que quand la
première couche est à peu près complète.
Adsorption et biosorption
2. Principaux mécanismes d’interaction de molécules avec un solide
Les processus physico-chimiques à l’interface solide-liquide permettant le piégeage des
métaux lourds sont les suivants :
a) L’adsorption : Phénomène physico-chimique par lequel une espèce chimique peut
s’accumuler à la surface d’un solide « adsorbant », à son interface avec l’air, l’eau et
tout autre fluide gazeux ou liquide « adsorbat » selon divers processus sur des sites
appelés « sites actifs » (Ramade, 2000).
b) La précipitation : Le passage d’une espèce de l’état dissous à l’état solide (à l’inverse
de la dissolution). Ce processus est plus lent que l’adsorption (Bourg, 1988).
c) La complexation : Les complexes formés sont des entités chimiques comportant aumoins une liaison de coordination. Une telle liaison s’établit entre un atome
« donneur », appelé ligand, disposant d’au-moins une part d’électrons libres et un atome
ou ion métallique « accepteur » possédant au moins une orbite vide.
d) La substitution : Lorsque la charge et la taille d’un atome sont similaires à celles d’un
autre, ce dernier peut le substituer et prendre sa place dans le réseau cristallin.
e) L’inclusion (piégeage mécanique) : L’inclusion consiste à faire piéger mécaniquement
un atome ou une molécule dans les pores d’un minéral lors de sa formation.
3. Classification des isothermes d’adsorption (Selon Brunauer, 1940)
Figure 15 : Classification des isothermes d’adsorption dans un système gaz-solide
(Source : Techniques de l’ingénieur).
Les isothermes de Type I sont obtenues généralement dans le cas des adsorbants
microporeux avec une saturation progressive des sites d’adsorption sensiblement équivalents.
Les isothermes de Type II et III sont observées avec les adsorbants ayant une large
distribution des tailles de pore avec une transition continue de l’adsorption en monocouche à
l’adsorption en multicouche jusqu’à la condensation capillaire.
L’isotherme de Type IV peut résulter de la formation de deux couches successives
d'adsorbat à la surface du solide quand les interactions entre les molécules d'adsorbat et la
surface du solide sont plus fortes que les interactions entre les molécules adsorbées. Dans ce
cas, les sites d'adsorption de la seconde couche ne commencent à se remplir que quand la
première couche est à peu près complète.