Elimination des micropolluants des eaux usees par adsorption sur materiaux nanostructures de type zsm-5 et 13x

Abstract

Ce travail a pour but la synthèse des matériaux hybrides, organique-inorganique, en modifiant la surface de deux zéolithes synthétiques de types ZSM-5 et 13X par greffage d’un organosilane de type Triméthylchlorosilane (TMCS) afin d’obtenir des matériaux plus hydrophobe et par conséquent d’améliorer l'activité, la sélectivité et la stabilité de ces matériaux et d’augmenter leur pouvoir adsorbant des polluants organiques dans le but de les utiliser comme adsorbants pour l’élimination du phénol des eaux usées. Les zéolithes calcinées et greffées ont été caractérisée par différentes techniques d'analyse (DRX, FTIR, BET et MEB). Les résultats DRX des zéolithes greffées confirment que la fonctionnalisation ne détruit pas la structure cristalline des zéolithes. L’analyse FT-IR des matériaux fonctionnalisés montre l'apparition des bandes d’absorption, à 2962 cm -1 et 2963 cm , attribuée aux vibrations du groupe triméthylsilyl Si (CH 3 ) 3 ce qui confirme le greffage de ce groupe a la surface des zéolithes commerciales. L’analyse texturale des zéolithes avant et après greffage par BET et par MEB montrent une diminution de la surface spécifique et une légère modification de la morphologie de la surface des zéolithes fonctionnalisés ce qui démontre que les zéolithes commerciales ont été greffés avec succès en utilisant la méthode post-synthèse. L’adsorption du phénol sur les zéolithes commerciales et fonctionnalisées a été étudié en mode batch. L'effet de certains paramètres comme la masse de l’adsorbant, la concentration initiale, le pH, le temps de contact et la température sur la capacité d’adsorption ont été étudiés. Les isothermes d'adsorption ont été modélisées à l'aide du modèle de Langmuir, Freundlich, Temkin et Dubinin-Raduskevich. Le modèle de Langmuir correspondait bien aux données expérimentales pour les zéolithes calcinées avec une capacité d'adsorption maximale de 17,42 mg/g pour 13X calcinée et 10,37 mg/g pour ZSM-5 calcinée, mais pour les zéolithes greffées c’est le modèle de Freundlich qui correspondait bien aux données expérimentales. Les modèles cinétiques du pseudo-premier ordre, pseudo-second ordre, Elovich et diffusion intraparticulaire ont été utilisés pour modéliser les données cinétiques expérimentales. Le modèle du pseudo-second ordre décrit le mieux les données expérimentales. Les paramètres thermodynamiques ??? ° , ??? ° et ??? ° ont été calculés et ont montré que l'adsorption du phénol a matériaux zéolithiques est un phénomène exothermique et non spontanée. Les résultats obtenus dans ce travail révèlent que la capacité d’adsorption du phénol augmente avec la taille des pores et que la modification de la surface des zéolithes par silylation augmente leur hydrophobicité ce qui conduit à une augmentation de leur capacité d'adsorption d'environ 35%.