Chapitre I
Synthèse bibliographique
16
III.1.2. Différents types d’adsorption
La nature des liaisons formées ainsi que la quantité d'énergie dégagée lors de la rétention d'une
molécule à la surface d'un solide qui confèrent à ce dernier des propriétés fixatrices des polluants, et
ce par différents types d‟interactions adsorbat-adsorbant (Voir Annexe III), permettent de distinguer
deux types d'adsorption : adsorption chimique et adsorption physique.
III.1.2.1. Adsorption physique (physisorption)
Au cours de l‟adsorption physique, la fixation de l'adsorbat se fait essentiellement par des forces
intermoléculaires de faible énergie, telles les forces de Van der Waals et les interactions
électrostatiques, pour les adsorbants ayant une structure ionique. Cette échange de force entre la
surface d'un solide et les molécules à proximité de cette surface peut s‟agir : d'interaction ou de
répulsion entre espèces chargée ; d'interaction entre dipôles ; d'interaction de type Van Der Waals et
des liaisons hydrogène [19].
Du point de vue énergétique, la physisorption se produit aux basses températures avec des énergies
de l'ordre de 5 à 40 KJ/mol. Elle correspond à un processus rapide et réversible (équilibre
dynamique d'adsorption et de désorption) et ne conduit pas à une modification de la structure des
molécules de l‟adsorbat [20].
Dans le cas d'une telle adsorption, le temps de rétention d‟une substance est court et les molécules
s‟adsorbent sur plusieurs couches (multicouches).
III.1.2.2. Adsorption chimique (chimisorption)
Dans ce cas, le processus provient d‟une réaction chimique qui due à la formation d'une ou
plusieurs liaisons chimiques (ioniques ou covalentes) entre l'adsorbat et la surface de l'adsorbant
[18]. Par rapport au premier, l'adsorption chimique se distingue par des énergies d'adsorption plus
élevées dépassants les 80 KJ/mol, et par une fixation irréversible de l'adsorbat sur des sites
d'adsorption très spécifiques. Elle est aussi favorisée à température élevée et provoque ainsi une
modification de la structure des molécules adsorbées.
Dans ce type d'adsorption, le temps et la vitesse de rétention sont longs et seule la première couche
liée à la surface adsorbante est chimiquement adsorbée (couche d'épaisseur d‟une molécule), les
autres couches, dans le cas où elles existent, sont retenues par physisorption. La distance entre la
surface et la molécule adsorbée est plus courte que celle de la physisorption[17].
Et en effet, la distinction entre les deux types d'adsorption n'est pas toujours facile.
III.1.3. Processus d’adsorption
Le transfert de masse des molécules d‟adsorbat de la phase liquide vers la phase solide (adsorbant)
se déroule généralement en quatre étapes intervenant chacune dans l'expression de la vitesse totale :
Synthèse bibliographique
16
III.1.2. Différents types d’adsorption
La nature des liaisons formées ainsi que la quantité d'énergie dégagée lors de la rétention d'une
molécule à la surface d'un solide qui confèrent à ce dernier des propriétés fixatrices des polluants, et
ce par différents types d‟interactions adsorbat-adsorbant (Voir Annexe III), permettent de distinguer
deux types d'adsorption : adsorption chimique et adsorption physique.
III.1.2.1. Adsorption physique (physisorption)
Au cours de l‟adsorption physique, la fixation de l'adsorbat se fait essentiellement par des forces
intermoléculaires de faible énergie, telles les forces de Van der Waals et les interactions
électrostatiques, pour les adsorbants ayant une structure ionique. Cette échange de force entre la
surface d'un solide et les molécules à proximité de cette surface peut s‟agir : d'interaction ou de
répulsion entre espèces chargée ; d'interaction entre dipôles ; d'interaction de type Van Der Waals et
des liaisons hydrogène [19].
Du point de vue énergétique, la physisorption se produit aux basses températures avec des énergies
de l'ordre de 5 à 40 KJ/mol. Elle correspond à un processus rapide et réversible (équilibre
dynamique d'adsorption et de désorption) et ne conduit pas à une modification de la structure des
molécules de l‟adsorbat [20].
Dans le cas d'une telle adsorption, le temps de rétention d‟une substance est court et les molécules
s‟adsorbent sur plusieurs couches (multicouches).
III.1.2.2. Adsorption chimique (chimisorption)
Dans ce cas, le processus provient d‟une réaction chimique qui due à la formation d'une ou
plusieurs liaisons chimiques (ioniques ou covalentes) entre l'adsorbat et la surface de l'adsorbant
[18]. Par rapport au premier, l'adsorption chimique se distingue par des énergies d'adsorption plus
élevées dépassants les 80 KJ/mol, et par une fixation irréversible de l'adsorbat sur des sites
d'adsorption très spécifiques. Elle est aussi favorisée à température élevée et provoque ainsi une
modification de la structure des molécules adsorbées.
Dans ce type d'adsorption, le temps et la vitesse de rétention sont longs et seule la première couche
liée à la surface adsorbante est chimiquement adsorbée (couche d'épaisseur d‟une molécule), les
autres couches, dans le cas où elles existent, sont retenues par physisorption. La distance entre la
surface et la molécule adsorbée est plus courte que celle de la physisorption[17].
Et en effet, la distinction entre les deux types d'adsorption n'est pas toujours facile.
III.1.3. Processus d’adsorption
Le transfert de masse des molécules d‟adsorbat de la phase liquide vers la phase solide (adsorbant)
se déroule généralement en quatre étapes intervenant chacune dans l'expression de la vitesse totale :