Adsorption statique de PCB et de DDT sur charbons actifs en milieux aqueux

Static adsorption of PCBs and DDT onto activated carbons in aqueous phases

• Auteur / Autrice : Van Nam Tran
• Direction : Alain Perrard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 19/12/2012
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Chimie (Lyon ; 2004-....)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Institut de Recherches sur la Catalyse et l'Environnement de Lyon (Villeurbanne, Rhône)
• Jury : Président / Présidente : Pascal Fongarland
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thi Thu Ha Vu
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Igor Bezverkhyy, Gisèle Finqueneisel

Mots clés

Mots clés contrôlés

DDT

Biphényles polychlorés

Adsorption

Charbon actif

Mots clés libres

PCB

DDT

Cinétique d’adsorption

Charbon actif

Modélisation HSDM

PCB

DDT

Kinetics adsorption

Active carbon

HSDM Models

Résumé

L’adsorption solide-liquide des PCB et des DDT constitue un moyen efficace pour leur récupération des eaux polluées à condition d’avoir une meilleure connaissance du mécanisme impliqué. Les cinétiques d’adsorption statique ont été principalement réalisées à 25 °C avec le2-PCB, un mélange de tétra-, penta- et hexa-CB et le 4,4’-DDT sur 3 charbons actifs (CA) en poudre différents par le précurseur (houille, bois) et le mode d’activation (H2O, H3PO4) dans l’eau, en présence ou non d’éthanol. Les résultats marquants ont été les suivants : L’adsorption du polluant sur le CA est d’autant plus favorisée que sa solubilité dans la phase liquide est plus faible. Ainsi, l’adsorption du polluant hydrophobe est très augmentée dans l’eau pure. L’adsorption des polluants favorisée par la microporosité développée est essentiellement un phénomène de surface où interviennent les forces de Van der Waals. Une bonne adéquation entre la taille des molécules et la largeur moyenne des pores en forme de fentes montre un confinement maximum des molécules dans la microporosité. L’interaction π−π entre adsorbat et adsorbant, favorisée par le nombre de Cl n’est pas à exclure. Enfin, nous avons montré par la cinétique dans les conditions initiales que l’adsorption y est limitée par le transfert de masse externe. Les modélisations par diffusion superficielle homogène (HSDM), conduisant aux coefficients de diffusion superficielle interne, ont montré que la cinétiqued’adsorption est presque complètement gouvernée par la diffusion intraparticulaire.

The solid-liquid adsorption of PCBs and DDT is an effective process for the recuperation of wastewaters but a better understanding of the involved mechanism is required. In this study, the static adsorption kinetics were mainly carried out at 25 ° C for 2-PCB, a mixture of tetra-, penta-and hexa-CB, and 4,4 '-DDT onto three different powdered activated carbons (AC) of the precursor (coal, wood) and the activation mode (H2O, H3PO4) in water, with or without ethanol. The prominent results were as follows: The adsorption of the pollutant on the AC is favored if its solubility in the liquid phase is lower. As a result, the adsorption of the hydrophobic pollutant is significantly increased in pure water. Moreover, the adsorption of pollutants favored by the developed microporosity is a surface phenomenon which involved the Van der Waals forces. A good fit between the size of molecules and the average width of the slit-shape pores gave a maximum confinement of molecules in the micropores. The π−π interaction between adsorbate and adsorbent, favored by the number of Cl, is not excluded. Finally, by studying the kinetics of the initial conditions, we found that the adsorption is limited by the external mass transfer. The internal surface diffusion coefficients estimated from applying the homogeneous surface diffusion models (HSDM) showed that the adsorption kinetics are almost completely governed by the intra-particle diffusion.