Contribution aux traitements de rejets de câblerie par des matériaux à base de déchets du plastique

Abstract

L'étude présentée dans ce manuscrit s'inscrit dans les contextes environnementaux de la valorisation des déchets plastique et de la production d'énergie renouvelable. L'objectif de ce travail est d'élaborer, de caractériser et d'évaluer les performances d'un nouveau type de charbon actif présenté par un déchet de plastique de type PVC, matériau non ou peu valorisé, selon nos recherches bibliographiques. Ce matériau sera utilisé dans le traitement des eaux chargées en composés toxiques de type métaux lourds, cuivre Cu (II) et Nickel Ni (II). Le matériau PVC a subi plusieurs traitements avant son utilisation comme adsorbant (un cryobroyage avec de l'azote liquide, un traitement chimique par KOH et une pyrolyse à 700°C sous atmosphère inerte). Ensuite, il a été caractérisé sous sa forme brute et comme charbon actif par plusieurs techniques: spectroscopies FTIR, microscopie électronique à balayage (MEB), composition chimique en (CHNO et S), analyse thermogravimétrique (ATG), analyse par diffraction des rayons X (DRX) et évaluation de la surface spécifique par la méthode de BET. Les essais d'adsorption en milieux aqueux et en mode batch ont été réalisés en faisant varier les paramètres physico-chimiques comme le pH de la solution, la concentration initiale des métaux lords, la dose de l'adsorbant et la température du milieu réactionnel. La technique de dosage des métaux lourds approuvées est la spectrométrie à plasma à couplage inductif ICP-AES, la spectroscopie d'absorption atomique (SAA) ainsi que la spectroscopie UV pour les expériences de l'adsorption en milieu aqueux du nickel (II) et du cuivre (II) sur le charbon actif préparé. Les résultats des expériences ont révélé que cet adsorbant présente des capacités d'adsorption significatives de 145.63 et 12.6 mg/g pour le Cu(II) et Ni(II) respectivement. L'application des différents modèles à l'équilibre usuels a confirmé que c'est le modèle de Langmuir qui décrit le mieux les équilibres d'adsorption pour les deux métaux lords. Cette étude a révélé également que les paramètres thermodynamiques ?G0, ?H0 et ?S0 ont montré que le processus d'adsorption est favorable, spontané, exothermique et de nature physique pour l'adsorption des deux métaux lourds par le PVCW-AC. Des essais d'adsorption sur un effluent réel issu de l'industrie de câblerie ont montrés un bon pouvoir adsorbant des ions de cuivre sur le PVCW-AC. La possibilité de réutilisation et de régénération de l'adsorbant précurseur a été étudiée. L'application du modèle mathématique, le plan de Box-Behnken (PBB), décrivant le phénomène d'adsorption des ions Cu(II) a permis d'optimiser les paramètres expérimentaux (pH de la solution , concentration initiale, Rapport (solide/ liquide)). Les résultats de cette étude suggèrent que le charbon actif préparé à partir des déchets de PVC pourrait être utilisé avantageusement pour l'adsorption des métaux lourds à partir de solutions aqueuses.