Dépollution par l'argile naturelle d'effluents teinturiers : étude expérimentale et modélisation du processus d'adsorption / désorption en réacteur fermé et colonne de percolation

Remediation by natural clay of effluent dyers : experimental study and modeling of adsorption / desorption processes on closed reactor and percolation column

• Auteur / Autrice : Amor Berez
• Direction : Gerhard Schäfer, Malika Trabelsi-Ayadi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre, de l'Univers et de l'environnement
• Date : Soutenance le 02/04/2015
• Etablissement(s) : Strasbourg en cotutelle avec Université de Carthage (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences de la Terre et Environnement (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'hydrologie et de géochimie de Strasbourg (1997-2020)
• Jury : Président / Présidente : Fadila Darragi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mohamed Kadri Younes, Joëlle Duplay
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fadila Darragi, Marie-Odile Simmonot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Modèles mathématiques

Déchets -- Élimination

Percolation (physique statistique)

Argile

Tunisie

Environnement

Colorants -- Chimie

Absorption et adsorption

Colorants azoïques

Mots clés libres

Adsorption-désorption

Argile

Colorant

Réacteur fermé

Colonne de percolation

Adsorption-desorption

Clay

Dye

Closed reactor

Percolation column

Résumé

L’objectif du travail est l’étude du processus d’adsorption-désorption d’un colorant azoïque sur l’argile naturelle provenant de deux gisements tunisiens. L’expérimentation en laboratoire a été menée en réacteur fermé et en colonne de percolation. Lors de la première étape, deux types d’argile ont été utilisées. L’étude cinétique montre que l’adsorption et la désorption suivent le modèle du pseudo premier ordre. L’isotherme d’adsorption est de type Langmuir alors que l’isotherme de désorption est de type hystérésis. La capacité d’adsorption de l’argile de Gafsa est plus prononcée que celle de l’argile de Borj Chekir. Les études en colonne de percolation ont été menées sur un mélange d’argile de Borj Chekir et du sable moyen H2F. Les paramètres hydrodynamiques ont été déterminés en utilisant un traceur inerte (fluorescéine). L’étude du transport réactif a montré que si le pourcentage d’argile augmente la rétention du colorant augmente alors que si on augmente le débit d’injection pour un pourcentage d’argile-sable constant la rétention du colorant diminue. Les courbes de sortie ont été ensuite comparées aux résultats numériques d’un modèle 1D de transport réactif, intégrant deux sites d’adsorption réversible et irréversible.

The aim of the work is to study the adsorption-desorption process of an azo dye on natural clay from two Tunisian deposits. The laboratory experiment was conducted in a closed reactor (batch) and percolation column. In the first step, two types of clay were used. The kinetic study shows that the adsorption and desorption follow the pattern of a pseudo first order phenomenon. A Langmuir isotherm is fitted to the adsorption process, while the desorption isotherm is characterised by hysteresis. The adsorption capacity of the Gafsa clay is more pronounced than that of the Borj Chekir clay. The percolation column studies were conducted on a mixture of of Borj Chekir clay and medium sand H2F. Hydrodynamic parameters were determined using an inert tracer (fluorescein). The reactive transport study showed that an increase in clay percentage will increase retention, but, on the other hand when using a constant percentage of the clay-sand mixture, increasing the injection rate will decrease the retention capacity of the mixture. The output curves were then compared with the numerical results of a 1D reactive transport model incorporating two reversible and irreversible adsorption sites.