Réactivité de composés organiques azoïques sur des surfaces modifiées de carbones activés biosoursés
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Date
2025-04-30
Authors
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Publisher
University of M'Sila
Abstract
Cette étude se concentre sur la préparation des carbones activés à partir des spathes de dattes du palmier (Phoenix Dactylifera L) et leur utilisation pour le traitement des eaux contaminées. L'objectif principal est d'éliminer des polluants nocifs, en particulier les colorants à base d'azo, connus pour leur toxicité et leur résistance dans les environnements aquatiques. Le carbone activé a été préparé en utilisant l'acide phosphorique (H3PO4) comme agent d'activation, avec des taux d'imprégnation de 30 %, 60 %, 100 % et 150 %. Les résultats ont montré que l'augmentation du taux d'imprégnation améliorait la surface spécifique et le volume des pores, renforçant ainsi la capacité d'adsorption des carbones activés.
La caractérisation des carbones activés ont été réalisés par plusieurs techniques analytiques, telles que la diffraction des rayons X (DRX) pour déterminer la structure cristalline, la microscopie électronique à balayage (MEB) couplée à la spectroscopie de rayons X à dispersion d'énergie (EDS) et analyse élémentaire (C.H.N.) pour examiner la composition de surface et la distribution des éléments, ainsi que la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) et l'analyse de spectroscopie de photoélectrons à rayons X (XPS) pour identifier les groupes fonctionnels, notamment les groupes carboxyle et phénol, qui jouent un rôle crucial dans les interactions d'adsorption. Des techniques supplémentaires, telles que l'analyse thermique (DSC et ATG), ont été employées pour évaluer la stabilité thermique des carbones activés, et des tests d'adsorption (indice d'iode et indice de bleu de méthylène) ont permis de donner une idée sur la capacité d'adsorption et la distribution des pores (microporeux ou mésoporeux). La caractérisation texturale des carbones activés par l’adsorption-désorption, de N2 à 77K, montre généralement le développement de la porosité avec l’augmentation du rapport d’imprégnation.
À titre d'exemple, le carbone activé, préparé avec un taux d'imprégnation de 100 % (CA100), a présenté une surface spécifique de 1441,5 m²/g, un volume total des pores de 0,846 mL/g, une surface mésoporeuse (Smeso) de 344,4 m²/g, et une surface microporeuse (Smicro) de 1097 m²/g. En comparaison, le carbone activé, préparé à un taux de 150 % (CA150), a montré une surface spécifique légèrement inférieure de 1276 m²/g, mais avec une mésoporosité plus élevée, atteignant 434,2 m²/g.
Deux méthodes principales ont été utilisées pour modifier la surface de carbone activé CA150 : l'oxydation et la réduction. L'oxydation, réalisée avec du persulfate de potassium (K₂S₂O₈), a introduit des groupes fonctionnels acides à la surface du carbone activé. En revanche, la réduction à l'hydrazine (N₂H₄) a permis de réduire la teneur en oxygène à la surface du carbone
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activé, ce qui a augmenté sa capacité d'adsorption pour le rouge congo (RC) et amélioré sa surface spécifique (1311,2 m²/g), tout en renforçant la mésoporosité de CA150 à 696,28 m²/g pour le CAR.
Les résultats ont révélé que le procédé de réduction améliorait considérablement la capacité de carbone activé à éliminer les colorants anioniques, tandis que le carbone activé CA150 modifié par oxydation était efficace pour éliminer les colorants cationiques. La désorption de colorant GJB par DMF est presque totale (~ 83%), tandis que le pourcentage de désorption du colorant RC atteint ~ 80% avec le même carbone activé, ce qui en fait la régénération d’un carbone activé parmi ceux préparés et modifiés. Cette étude met en évidence que le carbone activé dérivé des spathes de dattes de palmier constitue une solution prometteuse pour le traitement durable des eaux contaminées par des colorants azo, que ce soit préparé sans modification ou bienvia des modifications par oxydation ou par réduction.
Description
Keywords
Spathes de dattes de palmier, Carbone activé d’H3PO4, Chimie de surface, Texture, Réactivité des composés azoïques, Surfaces modifiées (oxydées et réduites).