Résultats et discussions
51
П .4 - Etude de l’effet de la variation du pH de la solution
Le pH initial de la solution est un paramètre important devant être pris en considération
lors de toute étude d’adsorption (Voir Résultats dans le Tab 11 en Annexe 4-4 et Fig 16).
Figure 16: Evolution de la capacité d’adsorption à l’équilibre du Pb
2+
, Cu
2+
, Ni
2+
, Zn
2+
et
Cd
2+
sur les fibres en fonction du pH des solutions utilisées (C 0 =100mg/l, 2g/L de biomasse
native, T=20°C, t=3h).
Le Pb
2+
est toujours le mieux adsorbé, suivi du Cu
2+
, Ni
2+
, Zn
2+
et Cd
2+
avec des
rendements à pH=8 de 96,22 ; 91,56 ; 86,99 ; 78,02 et de 62,66% respectivement. La même
tendance par rapport à l’évolution de la quantité adsorbée est observée chez les cinq métaux
étudiés ; l’adsorption est minimale à pH acide, et augmente dans la gamme des pH neutres et
basiques. En effet, la quantité de Pb
2+ adsorbée à l’équilibre augmente sensiblement avec le
pH puisqu’elle passe de 30,77 à 48,11mg/g soit une différence de près de 35% du rendement.
En se basant sur la spéciation chimique des éléments métalliques en fonction du pH
(Keleşoğlu, 2007) qui ne tient compte que des complexes formés avec les ions hydroxyles, la
distribution des espèces métalliques dans la fourchette fixée par cette étude (entre pH=2 et 8),
est de nature cationique (Pb
2+
, Cu
2+
, Ni
2+
, Zn
2+
, Cd
2+
). A partir de pH=6 pour le Pb
2+
et 4 pour
le Cu
2+ , d’autres molécules métalliques chargées positivement commencent à se former telles
que le PbOH
+
, Pb 4 (OH) 4
4+
, Pb 3 (OH) 4
2+
ainsi que le CuOH
+
, Cu 2 (OH) 2
2+
, Cu 3 (OH) 4
2+
. Ce
phénomène n’apparait qu’à partir d’un pH=8 pour les autres éléments qui sont plus sujet à
former des molécules chargées négativement. (Voir Annexe 1).
La présence du Pb sous plusieurs formes assimilables par les fonctions de surface du
biosorbant pourrait expliquer l’adsorption préférentielle de cet élément. Les constats de
Machida et al. (2005) viennent confirmer cette supposition.
À pH acide : d’une part, les ions H
+
en solution vont entrer en compétition avec les cations
métalliques et occuper une grande partie des sites actifs disponibles à la surface du
biosorbant
1
. D’autre part, cette protonation confère aux biopolymères pariétaux une charge
globale positive d’où une répulsion avec les ions métalliques de même charge. D’autre part,
l’augmentation du pH favorise la déprotonation des particules du sorbant et accroit de ce fait
la fixation des cations sur ce dernier par un phénomène d’attraction électrostatique. De plus,
les ions OH
-
pourraient jouer le rôle de ponts entre les fonctions de surface chargées
positivement et les cations métalliques.
1 Kaewsarn et Yu, 2001 in Joseph, 2009
10
20
30
40
50
60
0
2
4
6
8
10
Qa (mg/g)
pH
Pb
Cu
Ni
Zn
Cd
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П .4 - Etude de l’effet de la variation du pH de la solution
Le pH initial de la solution est un paramètre important devant être pris en considération
lors de toute étude d’adsorption (Voir Résultats dans le Tab 11 en Annexe 4-4 et Fig 16).
Figure 16: Evolution de la capacité d’adsorption à l’équilibre du Pb
2+
, Cu
2+
, Ni
2+
, Zn
2+
et
Cd
2+
sur les fibres en fonction du pH des solutions utilisées (C 0 =100mg/l, 2g/L de biomasse
native, T=20°C, t=3h).
Le Pb
2+
est toujours le mieux adsorbé, suivi du Cu
2+
, Ni
2+
, Zn
2+
et Cd
2+
avec des
rendements à pH=8 de 96,22 ; 91,56 ; 86,99 ; 78,02 et de 62,66% respectivement. La même
tendance par rapport à l’évolution de la quantité adsorbée est observée chez les cinq métaux
étudiés ; l’adsorption est minimale à pH acide, et augmente dans la gamme des pH neutres et
basiques. En effet, la quantité de Pb
2+ adsorbée à l’équilibre augmente sensiblement avec le
pH puisqu’elle passe de 30,77 à 48,11mg/g soit une différence de près de 35% du rendement.
En se basant sur la spéciation chimique des éléments métalliques en fonction du pH
(Keleşoğlu, 2007) qui ne tient compte que des complexes formés avec les ions hydroxyles, la
distribution des espèces métalliques dans la fourchette fixée par cette étude (entre pH=2 et 8),
est de nature cationique (Pb
2+
, Cu
2+
, Ni
2+
, Zn
2+
, Cd
2+
). A partir de pH=6 pour le Pb
2+
et 4 pour
le Cu
2+ , d’autres molécules métalliques chargées positivement commencent à se former telles
que le PbOH
+
, Pb 4 (OH) 4
4+
, Pb 3 (OH) 4
2+
ainsi que le CuOH
+
, Cu 2 (OH) 2
2+
, Cu 3 (OH) 4
2+
. Ce
phénomène n’apparait qu’à partir d’un pH=8 pour les autres éléments qui sont plus sujet à
former des molécules chargées négativement. (Voir Annexe 1).
La présence du Pb sous plusieurs formes assimilables par les fonctions de surface du
biosorbant pourrait expliquer l’adsorption préférentielle de cet élément. Les constats de
Machida et al. (2005) viennent confirmer cette supposition.
À pH acide : d’une part, les ions H
+
en solution vont entrer en compétition avec les cations
métalliques et occuper une grande partie des sites actifs disponibles à la surface du
biosorbant
1
. D’autre part, cette protonation confère aux biopolymères pariétaux une charge
globale positive d’où une répulsion avec les ions métalliques de même charge. D’autre part,
l’augmentation du pH favorise la déprotonation des particules du sorbant et accroit de ce fait
la fixation des cations sur ce dernier par un phénomène d’attraction électrostatique. De plus,
les ions OH
-
pourraient jouer le rôle de ponts entre les fonctions de surface chargées
positivement et les cations métalliques.
1 Kaewsarn et Yu, 2001 in Joseph, 2009
10
20
30
40
50
60
0
2
4
6
8
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Qa (mg/g)
pH
Pb
Cu
Ni
Zn
Cd