Elimination du paracétamol par adsorption et électrocoagulation

Abstract

Dans cette étude, deux modes d'élimination ont été utilisés pour décontaminer une eau chargée en paracétamol : l'adsorption, en mode batch, sur bentonite algérienne naturelle (BN) et activée (BA) avec NaCl 1 M (BANaCl) et HCl 8 % (BAHCl) et l'électrocoagulation bipolaire utilisant des électrodes en aluminium. Les analyses BET, FRX, EDX/MEB, DRX, FTIR/ATR et ATG des trois échantillons d'argile ont été réalisées afin de mieux comprendre l'impact de ces activations sur cette décontamination. L'étude des propriétés physico-chimiques montre que l'activation conduit à une diminution du taux d'humidité et à une augmentation de la porosité. En outre, l'activation a participé à l'augmentation de la surface spécifique de 27,46 m2. g-1 (BN) à 41,63 m2.g-1 (BANaCl) et à 99,81 m2.g-1 (BAHCl). Une importante proportion de silicium et d'aluminium est donnée par la FRX. Le MEB révèle une modification de la structure morphologique des bentonites. La DRX affirme la présence de plusieurs phases argileuses et l'analyse FTIR/ATR montre une présence des bandes de vibrations caractéristiques du groupement OH et de la silice. Les essais en mode batch ont montré que cette adsorption est un phénomène rapide qui dépend de plusieurs facteurs : le type d'adsorbant, la concentration initiale du polluant, le temps de contact, la masse d'adsorbant et la température du milieu. La cinétique d'adsorption suit le modèle cinétique de pseudo-premier ordre (cas des concentrations en paracétamol de 10 et de 30 mg. L-1) et de pseudo-second ordre (cas de la concentration en paracétamol de 100 mg. L-1). Le modèle de Sips semble être le plus adapté pour décrire l'adsorption du paracétamol sur BAHCl. L'étude thermodynamique a mis en évidence des valeurs négatives de l'énergie libre de Gibbs (?G0) et de l'enthalpie (?H0) ce qui dénote de la faisabilité et de la nature spontanée du processus d'adsorption du paracétamol sur BAHCl. Les essais en électrocoagulation ont permis de mettre en évidence l'influence de divers paramètres opérationnels (concentration en sel, densité de courant, pHi, distance inter électrodes, température du milieu, concentration initiale du polluant) sur le taux d'élimination du paracétamol. Des rendements élevés d'élimination ont été obtenus pour les faibles concentrations. La modélisation des cinétiques d'élimination du paracétamol par électrocoagulation bipolaire et ce, pour des concentrations initiales en polluant allant de 0,5 mg.L-1 à 100 mg. L-1 a montré que le modèle cinétique de pseudo-premier ordre est celui qui s'adapte au mieux aux résultats expérimentaux obtenus. L'isotherme d'adsorption est représentée au mieux par le modèle de Freundlich. L'étude thermodynamique a révélé la faisabilité du processus avec une tendance endothermique. L'adsorption suivie par l'électrocoagulation ainsi que le couplage des deux techniques ont permis une élimination complète du paracétamol dans un effluent pharmaceutique fourni par SAIDAL.