Résultats et discussions
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D’après les résultats de ΔG° obtenus dans le tableau précédent, la réaction d’adsorption des
composés métalliques sur les fibres mortes de Posidonie est :
x Spontanée dans le cas du Pb
2+
pour toutes les conditions expérimentales étudiées.
x Spontanée dans le cas du Cu
2+
pour toutes les concentrations initiales à 40°C et jusqu’à
200mg/l à 20 et à 30°C.
x Spontanée dans le cas du Ni
2+
jusqu’à 200mg/l à 40°C, mais non spontanée à partir de
200mg/l à 30°C et 180mg/l à 20°C.
x Spontanée dans le cas du Zn
2+ jusqu’à 140mg/l à 30 et à 40°C et jusqu’à 120mg/l à 20°C.
x Spontanée dans le cas du Cd
2+ jusqu’à 140mg/l à 40°C, 120mg/l à 30°C et seulement
spontanée à 50mg/l à 20°C.
Ces observations viennent confirmer la tendance préférentielle des fibres vis-à-vis des
métaux qui suit toujours l’ordre suivant Pb
2+
> Cu
2+
> Ni
2+
> Zn
2+
> Cd
2+
, et dont les
faibles valeurs de l’enthalpie libre enregistrées dans les domaines de concentrations précisés
en haut à différentes températures, prouvent dans ces cas, la nature spontanée du phénomène
de fixation à l’inverse du cadmium dont le degré de spontanéité de la réaction d’adsorption
sur les fibres de Posidonie à 20°C est le plus faible voire nul à partir de 75mg/L ce qui
confirme les résultats obtenus dans l’étude cinétique.
Notons aussi que la variation de l’enthalpie libre ΔG° est inversement proportionnelle avec
la variation de la constante de vitesse de fixation K d . Ceci confirme l’adsorption non
spontanée des ions métalliques présentant de grandes valeurs de ΔG° positives. En effet avec
l’augmentation de la C 0 , la K d passe de 7,88 à 1,10 L/g, de 2,57 à 0,89, de 2,07 à 0,74, de 1,49
à 0,6 et de 1.07 à 0,45 L/g respectivement pour le Pb
2+
, Cu
2
, Ni
2+
, Zn
2+
et Cd
2+
à 20°C.
Globalement, et dans un premier temps, le degré de spontanéité de la réaction d’adsorption
diminue parfois de façon considérable (Cas du Cd
2+
à 20°C) avec les concentrations initiales
en ions métalliques. Ce qui vient confirmer que le processus de traitement des eaux par
adsorption est efficace dans la gamme des faibles concentrations. Et dans un deuxième temps,
il augmente légèrement avec la température, ce qui pourrait signifier une éventuelle
endothermie de la réaction dont la confirmation se fera lors de l’étude de l’enthalpie ΔH°.
B - Etude de l’enthalpie
L’enthalpie est un paramètre essentiel du premier principe de la thermodynamique. Selon
sa variation, il permet dans le cadre de notre étude, de qualifier la nature de la réaction
d’adsorption étudiée. En effet il indique une nature endothermique de la réaction pour des
valeurs positives (ΔH°> 0), et une nature exothermique pour des valeurs négatives (ΔH°< 0).
La ΔH° est un indicateur très important lorsqu'il ya changement dans un système isolé. En
effet l’enthalpie de la chimisorption est beaucoup plus importante que celle de la
physisorption (Voir Tab 9 en Synthèse bibliographique). Donc elle peut nous indiquer dans
notre cas quel est le type de sorption (chimique ou physique), par conséquent le mode
d'adsorption (mono ou multicouches).
La corrélation entre la concentration initiale C 0 (mg/l) et l’enthalpie ΔH° (KJ/mol) relative
à l’adsorption du Pb
2+
, Cu
2
, Ni
2+
, Zn
2+
et Cd
2+
sur les fibres de Posidonie est représentée dans
la Figure 19.
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D’après les résultats de ΔG° obtenus dans le tableau précédent, la réaction d’adsorption des
composés métalliques sur les fibres mortes de Posidonie est :
x Spontanée dans le cas du Pb
2+
pour toutes les conditions expérimentales étudiées.
x Spontanée dans le cas du Cu
2+
pour toutes les concentrations initiales à 40°C et jusqu’à
200mg/l à 20 et à 30°C.
x Spontanée dans le cas du Ni
2+
jusqu’à 200mg/l à 40°C, mais non spontanée à partir de
200mg/l à 30°C et 180mg/l à 20°C.
x Spontanée dans le cas du Zn
2+ jusqu’à 140mg/l à 30 et à 40°C et jusqu’à 120mg/l à 20°C.
x Spontanée dans le cas du Cd
2+ jusqu’à 140mg/l à 40°C, 120mg/l à 30°C et seulement
spontanée à 50mg/l à 20°C.
Ces observations viennent confirmer la tendance préférentielle des fibres vis-à-vis des
métaux qui suit toujours l’ordre suivant Pb
2+
> Cu
2+
> Ni
2+
> Zn
2+
> Cd
2+
, et dont les
faibles valeurs de l’enthalpie libre enregistrées dans les domaines de concentrations précisés
en haut à différentes températures, prouvent dans ces cas, la nature spontanée du phénomène
de fixation à l’inverse du cadmium dont le degré de spontanéité de la réaction d’adsorption
sur les fibres de Posidonie à 20°C est le plus faible voire nul à partir de 75mg/L ce qui
confirme les résultats obtenus dans l’étude cinétique.
Notons aussi que la variation de l’enthalpie libre ΔG° est inversement proportionnelle avec
la variation de la constante de vitesse de fixation K d . Ceci confirme l’adsorption non
spontanée des ions métalliques présentant de grandes valeurs de ΔG° positives. En effet avec
l’augmentation de la C 0 , la K d passe de 7,88 à 1,10 L/g, de 2,57 à 0,89, de 2,07 à 0,74, de 1,49
à 0,6 et de 1.07 à 0,45 L/g respectivement pour le Pb
2+
, Cu
2
, Ni
2+
, Zn
2+
et Cd
2+
à 20°C.
Globalement, et dans un premier temps, le degré de spontanéité de la réaction d’adsorption
diminue parfois de façon considérable (Cas du Cd
2+
à 20°C) avec les concentrations initiales
en ions métalliques. Ce qui vient confirmer que le processus de traitement des eaux par
adsorption est efficace dans la gamme des faibles concentrations. Et dans un deuxième temps,
il augmente légèrement avec la température, ce qui pourrait signifier une éventuelle
endothermie de la réaction dont la confirmation se fera lors de l’étude de l’enthalpie ΔH°.
B - Etude de l’enthalpie
L’enthalpie est un paramètre essentiel du premier principe de la thermodynamique. Selon
sa variation, il permet dans le cadre de notre étude, de qualifier la nature de la réaction
d’adsorption étudiée. En effet il indique une nature endothermique de la réaction pour des
valeurs positives (ΔH°> 0), et une nature exothermique pour des valeurs négatives (ΔH°< 0).
La ΔH° est un indicateur très important lorsqu'il ya changement dans un système isolé. En
effet l’enthalpie de la chimisorption est beaucoup plus importante que celle de la
physisorption (Voir Tab 9 en Synthèse bibliographique). Donc elle peut nous indiquer dans
notre cas quel est le type de sorption (chimique ou physique), par conséquent le mode
d'adsorption (mono ou multicouches).
La corrélation entre la concentration initiale C 0 (mg/l) et l’enthalpie ΔH° (KJ/mol) relative
à l’adsorption du Pb
2+
, Cu
2
, Ni
2+
, Zn
2+
et Cd
2+
sur les fibres de Posidonie est représentée dans
la Figure 19.