Etude de l'élimination des micro-polluants métalliques indésirables (Fe²⁺, Cu²⁺ et Zn²⁺) sur des supports naturels et synthétiques : Valorisation du coquillage brut

Abstract

En résumé, le présent travail se propose d’étudier, l’élimination de certains métaux lourds indésirables (fer, cuivre, zinc) en milieu aqueux, par l’intermédiaire de différents supports (charbon actif, argile, calcite, coquillage brut de l’escargot) afin de déterminer le support le plus efficace, l’influence de certains paramètres physico-chimiques (la masse d’adsorbant, le pH, la concentration d’adsorbat, le temps de contact et la vitesse d’agitation) sur l’élimination de ces polluants et la caractérisation, des solides obtenus après élimination des ions métalliques, par XRF, I-R et R-X, pour se renseigner sur les mécanismes qui régissent le processus d’élimination des ions métalliques sur le matériau utilisé. Enfin, nous avons fait une étude d’élimination en continu du fer sur colonne du coquillage brut et la possibilité de récupération de ces métaux. Les principaux résultats retenus de ce travail sont : L’étude des isothermes d’adsorption des métaux lourds sur la calcite et le coquillage brut a montré que l’élimination du Fe²⁺, Cu²⁺ et du Zn²⁺ obéit à la loi de Langmuir et que ces matériaux manifestent une grande affinité vis-à-vis des ions métalliques. La cinétique de processus d’élimination de tous ces métaux est plus rapide sur le coquillage que sur la calcite. Le pourcentage d’élimination augmente quant la dose du matériau augmente et la concentration de l’ion métallique diminue. L’étude de l’effet de vitesse d’agitation montre que les pourcentages d’élimination sont augmentés en travaillant avec des vitesses supérieures ou égales à 500 tr/min. L’étude isotherme de l’effet du pH sur le processus d’élimination des métaux lourds a montré que l’acidité du milieu inhibe le processus d’adsorption par conséquent, il faut procéder à une neutralisation si le rejet à traiter est acide. Le coût élevé de la calcite synthétique et l’efficacité du coquillage brut à éliminer les ions métalliques ont amené à remplacer avantageusement la calcite par ce matériau naturel. L’analyse par XRF, IR et RX a montré que l processus d’élimination de l’ion métallique M sur la calcite et sur le coquillage brut se fait par une réaction chimique qui donne naissance à une nouvelle phase selon la réaction suivante :

4M²⁺ + SO²⁻₄ + 6OH⁻ ← H₂O → (Ca₂⁺, CO₃⁻) M₄(SO₄)(OH)₆(H₂O)

Cette réaction est d’ordre 1 pour la calcite, mais pour le coquillage brut (mélange de la matière organique et du calcaire) il est très difficile de déterminer l’ordre de cette réaction L’essai de traitement en continu d’une eau chargée en fer sur colonne de coquillage montre qu’on peut exploiter ce matériau à l’échelle industrielle et qui peut être d’un grand intérêt au niveau de la récupération des métaux des eaux usées et qu’il peut rendre service à la dépollution des effluents industriels très chargés en métaux lourds.