Synthèse et caractérisation des matériaux à partir du phosphate naturel marocain et leurs applications dans l’adsorption des composés phénoliques des margines

Abstract

Dans ce travail, nous avons étudié l‘adsorption des composés phénoliques des margines. Les adsorbants utilisés sont le phosphate naturel provenant de la mine de Khouribga (Maroc) et une apatite synthétisée à partir de ce phosphate par des réactions de dissolution–précipitation. Les résultats obtenus ont montré que la structure du phosphate naturel (PN) et de l'apatite synthétisée sont respectivement Ca9,55 (PO4)4,96F1,96(CO3)1,283 et (Ca10(OH)2(PO4)6). L'apatite synthétisée a une surface spécifique plus élevée (193,62 m2 /g). Le résultat obtenu a montré que l'apatite synthétisée peut être utilisée comme adsorbant efficace pour éliminer le phénol dans les solutions phénoliques synthétiques avec une cinétique de réaction très rapide et une capacité d'adsorption égale à 15 mg/g. La cinétique d'adsorption du phénol sur les deux adsorbants PN et AP pourrait être considérée comme du pseudo second ordre. En nous basant sur les coefficients de corrélation R² relatifs à la linéarité des droites des isothermes d‘adsorption, nous avons remarqué que le processus d‘adsorption du phénol sur les adsorbants étudiés suit le modèle de Freundlich. Les résultats de caractérisation des margines ont montré que l'indice phénolique est égal à 0,39 g/l et la demande chimique en oxygène DCO égale à 158 g/l. Le traitement des margines par la méthode d'adsorption a montré que l'utilisation de phosphate naturel comme adsorbant réduit l'indice de phénol de 23% et DCO de 35% tant que l'apatite synthétisée réduit l'indice de phénol de 31% et la DCO de 38%. L'adsorption des composés phénoliques à partir des solutions phénoliques synthétiques et des margines dans une colonne a été également étudiée en utilisant comme adsorbant des billes synthétisées à partir de l‘apatite AP et de l'alginate de sodium (AS). Les résultats trouvés ont montré que l'adsorbant synthétisé (AS/AP) peut retenir les phénols des solutions phénoliques avec une capacité d'adsorption élevée (environ 244 mg/g) et une cinétique de réaction lente (environ 4 heures), décrite par une équation du pseudo second ordre. L'exploitation de l'isotherme d'adsorption est bien décrit le modèle de Freundlich. Il a été démontré que plusieurs paramètres peuvent influencer la capacité d'adsorption de l'adsorbant testé tels que la température, le pH de la solution et la concentration initiale du phénol. Les résultats de la régénération du phénol ont montré que le phénol adsorbé peut être facilement désorbé en utilisant uniquement de l'eau distillée. Les résultats ont également montré que. La cinétique d'adsorption du phénol sur AS/AP pourrait être considérée comme du pseudo second ordre. L'exploitation de l'isotherme de désorption est bien décrit le modèle de Freundlich. L‘adsorbant a conservé sa capacité d'adsorption élevée pendant six cycles d'adsorption-désorption, au septième cycle, la capacité d'adsorption diminue de 244 à 60 mg/g, en raison de la saturation des sites d'adsorption. Des études ont également montré que l'adsorption des margines sur (AS/AP) peut retenir les composés phénoliques de 60% et dégrader la DCO de 64%. Les résultats de la régénération des composés phénoliques ont montré que les composés phénoliques adsorbés peuvent être désorbés à 20% en utilisant uniquement de l'eau distillée comme solvant. Pour le deuxième cycle d'adsorption-désorption, l'adsorbant a légèrement perdu sa capacité d'adsorption, le pourcentage de dégradation de DCO passe de 64% à 45% et le pourcentage de dégradation des composés phénoliques passe de 60% à 50%, ceci est dû à la saturation partielle des sites d'adsorption. Les résultats de l'adsorption de composés phénoliques des margines sur AS/AP ont été également vérifiés par la technique de chromatographie liquide à haute performance (HPLC), microscopie électronique à balayage (SEM) et infrarouge.