Application d’argiles locales du nord du maroc pour le traitement des effluents liquides contaminés par les colorants organiques et les métaux lourds

Résumé

Le travail présenté porte sur la valorisation des argiles naturelles de la région du nord de Maroc dans le domaine de traitement des eaux usées contaminées par des colorants organiques et des métaux lourds. Il s’inscrit dans une perspective de développement local durable, qui consiste à mettre en place des approches efficaces pour préserver la qualité de l’eau et protéger l’environnement contre les polluants d’une part et de valoriser les ressources minérales abondantes d’autre part. Dans un premier temps, la caractérisation physico-chimique détaillée des poudres d'argile utilisées comme matières premières a été réalisée par différentes techniques telles que la diffraction des rayons X associée à l'analyse de Rietveld pour une interprétation approfondie des résultats, l'analyse thermique en utilisant à la fois la thermogravimétrie et la spectrométrie de masse, l'analyse quantitative en utilisant l’ICP-AES et la spectrométrie de fluorescence X, la microscopie électronique à balayage SEM-EDS, la spectroscopie FTIR et l'analyse de texture par granulométrie laser et la volumétrie d’adsorption d'azote. Dans une deuxième étape, une étude complète a été réalisée sur la capacité d'adsorption des argiles vis-à-vis d'un colorant modèle, le bleu de méthylène, et deux métaux lourds, le plomb et le cadmium, en solution aqueuse . Les essais en mode batch comprenaient l'analyse de l'influence de différents paramètres sur le processus d'adsorption qui sont habituels dans ce type d'expériences, tels que la quantité d'adsorbant, le temps de contact, le pH du milieu, la concentration initiale du polluant et la température. D'autre part, il convient de souligner l'utilisation de la spectroscopie d'absorption atomique comme outil d'analyse qui permet de fournir la sensibilité et la précision adéquates pour le niveau de concentration des ions métalliques étudiés. Ensuite, des monoliths en nid d’abeilles à base d’argile ont pu être préparés, suivant la méthodologie de Casagrande, qui a été initialement utilisée pour l'extrusion d'autres produits céramiques. Cette technique est basée sur la prédiction de l'extrudabilité d'une pâte par le biais d'une simple estimation des propriétés rhéologiques afin d'éviter toute procédure d'essai et d'erreur. Les performance d’adsorption des filtres ainsi élaborés ont également été étudiées vis-à-vis de deux métaux lourds, le plomb et le cadmium, et un Colorant qui est le bleu de méthylène. Dans ce cas, les expériences ont été réalisées en utilisant un dispositif dynamique qui comprenait une recirculation du flux à travers les filtres structurés à base d'argile. Le résultat général de cette étude a permis de conclure que les argiles dénommées O (illite-smectite) et ST (stevencite) sont facilement extrudables sous forme de monolithes en nid d'abeille, montrant une efficacité remarquable pour la rétention du plomb (2 mg/g) et du cadmium (4 mg/g), respectivement. En outre, l'étude de l'adsorption du bleu de méthylène a également mis en évidence une bonne affinité de l'argile O vis-à-vis de ce polluant (100 mg/g). D'après les résultats obtenus, les monolithes en nid d'abeille préparés à partir d'argiles naturelles ont montré un énorme potentiel de rétention des polluants en solution aqueuse. De plus, ces filtres structurés apportent des avantages significatifs au processus de purification de l'eau, sans pour autant perdre les propriétés d'adsorption des poudres d'argile de base. Par conséquent, les matériaux et la conception proposés ici ouvrent de nouvelles alternatives pour lutter contre le problème de la pollution de l'eau par les métaux lourds et les colorants organiques, et ce faisant, leur valorisation a été atteinte.