Résultats et discussions
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que la surface d’adsorption pourrait être de nature hétérogène en se référant aux hypothèses
de ce modèle.
Vu la complexité de la structure de notre biomasse (fibres de Posidonie) d’une part, et la
nature idéaliste des hypothèses de Langmuir d’une autre part, l’hypothèse la plus plausible
serait que le phénomène d’adsorption s’opère en monocouche (chimisorption) sur une surface
énergétiquement hétérogène avec l’existence d’interactions adsorbat-adsorbat.
Les capacités d’adsorption maximales Q m calculées à partir du modèle étant
respectivement de 98,04, 104,17, 102,04, 103,09 et 93,46mg/g pour le Pb
2+
, Cu
2+
, Ni
2+
, Zn
2+
et Cd
2+
. Le modèle de pseudo 2
nd
ordre nous a permis de constater à travers les valeurs de la
vitesse d’adsorption initiale (H) et le facteur d’approche à l’équilibre (R w ) que les composés
métalliques adsorbés rapidement durant les premières minutes de contact, présentent de
faibles capacités maximales d’adsorption prédites selon Langmuir, à l’exception du Cd. Ce
qui nous laisse à penser que la vitesse d’adsorption pourrait être le paramètre clé de l’équilibre
d’adsorption, et que la connaissance des facteurs physiques et chimiques influençant cette
vitesse pourrait mieux nous éclairer sur le phénomène d’adsorption basé sur l’affinité
adsorbat-adsorbant. Plusieurs hypothèses sont émises dans ce contexte, portant généralement
sur la masse molaire des composés métalliques adsorbés, leur solubilité dans l’eau, leur degré
de dissociation et leur encombrement stérique. Mais les résultats d’expériences ne sont pas
toujours en faveur de ces suppositions. Ce qui est le cas de notre étude.
Les résultats obtenus à partir de l’étude thermodynamique viennent corroborer les
suppositions émises tout au long de ce mémoire. En effet, le calcul des paramètres
thermodynamiques standards, permet la qualification de la nature des réactions s’opérant au
sein du système ouvert étudié. La valeur positive de l’enthalpie libre à l’équilibre (ΔG°)
indique que le processus est spontané. L’enthalpie (ΔH°) présente des valeurs positives et
supérieures à 200KJ/Mol, la réaction d’adsorption est donc endothermique et de nature
chimique (adsorption en monocouche). L’entropie standard ΔS° avec ses valeurs positives
prouve que la réaction est irréversible, ce qui confirme encore une fois la chimisorption.
Décrivant aussi la perturbation du système, l’entropie reflète bien avec ses grandes valeurs
positives le désordre entrainé durant les réactions d’adsorption.
Les métaux, avec l'élévation du pH, se précipitent sous forme d'oxydes, d'hydroxydes ou
d'hydrocarbonates. Ce processus peut entrer en compétition avec l’adsorption (Tessier et al.,
1990 ; Balistrieri et Murray, 1984). Sachant que le pH de précipitation des métaux: Pb
2+
,
Cu
2+
, Zn
2+
et Cd
2+ est de 8,5 (Bourg, 1995), ce phénomène ne jouerait qu’un rôle négligeable.
Dans le même contexte, il serait intéressant d’étudier l’effet de la variation de la taille des
particules (granulométrie) et de la concentration initiale des ions métalliques. Il serait aussi
nécessaire d'étudier la compétition ionique entre les différents éléments et de quantifier
l’échange d’ions.
En effet, l'étude menée par Allouche et al. (2011) a démontré l'impact limité de la taille des
particules des fibres sur le profil de la cinétique. Cela veut dire que la résistance à la diffusion
intraparticulaire n'est probablement pas le facteur limitant du processus de sorption. Au-cours
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que la surface d’adsorption pourrait être de nature hétérogène en se référant aux hypothèses
de ce modèle.
Vu la complexité de la structure de notre biomasse (fibres de Posidonie) d’une part, et la
nature idéaliste des hypothèses de Langmuir d’une autre part, l’hypothèse la plus plausible
serait que le phénomène d’adsorption s’opère en monocouche (chimisorption) sur une surface
énergétiquement hétérogène avec l’existence d’interactions adsorbat-adsorbat.
Les capacités d’adsorption maximales Q m calculées à partir du modèle étant
respectivement de 98,04, 104,17, 102,04, 103,09 et 93,46mg/g pour le Pb
2+
, Cu
2+
, Ni
2+
, Zn
2+
et Cd
2+
. Le modèle de pseudo 2
nd
ordre nous a permis de constater à travers les valeurs de la
vitesse d’adsorption initiale (H) et le facteur d’approche à l’équilibre (R w ) que les composés
métalliques adsorbés rapidement durant les premières minutes de contact, présentent de
faibles capacités maximales d’adsorption prédites selon Langmuir, à l’exception du Cd. Ce
qui nous laisse à penser que la vitesse d’adsorption pourrait être le paramètre clé de l’équilibre
d’adsorption, et que la connaissance des facteurs physiques et chimiques influençant cette
vitesse pourrait mieux nous éclairer sur le phénomène d’adsorption basé sur l’affinité
adsorbat-adsorbant. Plusieurs hypothèses sont émises dans ce contexte, portant généralement
sur la masse molaire des composés métalliques adsorbés, leur solubilité dans l’eau, leur degré
de dissociation et leur encombrement stérique. Mais les résultats d’expériences ne sont pas
toujours en faveur de ces suppositions. Ce qui est le cas de notre étude.
Les résultats obtenus à partir de l’étude thermodynamique viennent corroborer les
suppositions émises tout au long de ce mémoire. En effet, le calcul des paramètres
thermodynamiques standards, permet la qualification de la nature des réactions s’opérant au
sein du système ouvert étudié. La valeur positive de l’enthalpie libre à l’équilibre (ΔG°)
indique que le processus est spontané. L’enthalpie (ΔH°) présente des valeurs positives et
supérieures à 200KJ/Mol, la réaction d’adsorption est donc endothermique et de nature
chimique (adsorption en monocouche). L’entropie standard ΔS° avec ses valeurs positives
prouve que la réaction est irréversible, ce qui confirme encore une fois la chimisorption.
Décrivant aussi la perturbation du système, l’entropie reflète bien avec ses grandes valeurs
positives le désordre entrainé durant les réactions d’adsorption.
Les métaux, avec l'élévation du pH, se précipitent sous forme d'oxydes, d'hydroxydes ou
d'hydrocarbonates. Ce processus peut entrer en compétition avec l’adsorption (Tessier et al.,
1990 ; Balistrieri et Murray, 1984). Sachant que le pH de précipitation des métaux: Pb
2+
,
Cu
2+
, Zn
2+
et Cd
2+ est de 8,5 (Bourg, 1995), ce phénomène ne jouerait qu’un rôle négligeable.
Dans le même contexte, il serait intéressant d’étudier l’effet de la variation de la taille des
particules (granulométrie) et de la concentration initiale des ions métalliques. Il serait aussi
nécessaire d'étudier la compétition ionique entre les différents éléments et de quantifier
l’échange d’ions.
En effet, l'étude menée par Allouche et al. (2011) a démontré l'impact limité de la taille des
particules des fibres sur le profil de la cinétique. Cela veut dire que la résistance à la diffusion
intraparticulaire n'est probablement pas le facteur limitant du processus de sorption. Au-cours