UNIVERSITE DJILLALI LIABES DE SIDI BEL ABBES FACULTE DE TECHNOLOGIE DEPARTEMENT DE GENIE MECANIQUE MASTER GENIE DES PROCEDES & ENVIRONNEMENT
TP de GDP
TP N°4 ADSORPTION D’UN COLORANT SUR UNE ARGILE
(jar-tests) Principe La bentonite est une variété d’argile appartenant au groupe des smectites de structure feuilletée. Le motif (maille) structural est constitué d’une couche octaédrique à l’aluminium comprise entre deux couches tétraédriques au silicium. La bentonite possède une grande surface spécifique due à sa granulométrie très fine. L’action principale de de la bentonite consiste à retenir par adsorption certains composés qui se trouvent dans l’eau sous forme dissoute. Objectifs Les expériences sont réalisées sur une eau colorée au bleu de méthylène . L’adsorbant est l’argile (bentonite) de (bentonite) de granulométrie moyenne 1-2 1- 2 μm. μm . Le volume réactionnel est obtenu à partir de 3 500 cm d’eau du robinet additionnée d’une concentration définie (10 mg/L) de colorant. Etude expérimentale de l’adsorption en fonction de la concentration la concentration en bentonite.
Conditions opératoires
Même teneur massique C0 initiale en colorant dans les six béchers : 2,5 ml de bleu de méthylène par 500 ml d’eau 0,25 – 0,5 – 0,5 – 0,75 – 0,75 – 1 1 Les six teneurs massiques m de bentonite à imposer sont (en g/L) : 0,25 – Attention : Divisez ces quantités par deux puisque vous n’utilisez que 500 ml de solution Vitesse d’agitation : ≈ 100 tr/min S’assurer que le matériel (verrerie) est propre (pour le passage au spectrophotomètre)
Protocole expérimental
1. Préparez le bleu de méthylène en ajoutant dans un bécher 0,050 g de poudre (pesée sur la balance de précision) à 50 mL d’eau. d’eau. Cette solution constitue la quantité de bleu de méthylène nécessaire à tout le TP. 3 2. Préparez les quatre béchers du jar test avec des solutions de 500 cm d’eau du robinet et de 2,5 mL de colorant. 3. Mettre en marche le colorimètre Attendre 15 minutes pour la stabilisation de l’appareil Mettre la cuve noire dans le compartiment de mesure Mettre le bouton à droite sur transmittance (%T), l’appareil doit indiquer ˝0.00˝ Sinon appelez le responsable du TP pour le réglage du zéro Enclencher le filtre correspondant à 600 nm (Normalement les mesures doivent être effectuées à 664 nm mais cette longueur longueur d’onde n’est pas prévue sur le colorimètre). Remplacer la cuve noire par une autre cuve de mesure remplie d’eau distillée A l’aide du bouton de gauche ˝Blanc˝, celui de droite toujours sur transmittance, régler la valeur lue à ˝100˝.
1
4. a-
5. 6.
7.
Votre appareil est maintenant près pour les mesures. Cependant avant toute mesure il faut s’assurer du blanc et puisque vous allez travailler en absorbance l’appareil doit indiquer ˝00˝ lorsque la cuve contenant de l’eau distillée se trouve dans le compartiment de mesure. Le bouton à droite doit être maintenant fi xé sur absorbance. Faire une mesure de l’absorbance de la solution initiale sans bentonite qui servira de référence. Verser dans chaque bécher la quantité de bentonite pesée à l’aide de la balance de précision, puis démarrez l’expérience d’adsorption en fixant la vitesse de rotation à 100 tr/min pendant 1 heure. Les pales de l’agitateur doivent être au tiers de la solution à partir du bas. Laisser décanter suffisamment, Si la solution ne décante pas bien à la fin de la séance, vous la laisser reposer pendant la nuit et vous reviendrez le lendemain pour faire les mesures. Pour chaque bécher et à l’aide d’une pipette munie d’une propipette , siphonner un peu de liquide surnageant et remplir la cuvette de mesure. Ne pas secouer le bécher pour ne pas faire remonter les particules de bentonite en suspension ce qui fausserait la lecture de l’absorbance. Effectuez les mesures demandées (cf. tableau 1). Une fois toutes les mesures terminées nettoyez tout le matériel à l’eau savonneuse jusqu’à élimination totale des traces de bleu de méthylène, rincer les béchers et laisser sécher. Tableau 1. Evolution de l ’absorbance des quatre suspensions à l’équilibre
Masse de bentonite (g) Absorbance
0,25
0,5
0,75
1
Tableau 2. Données pour la courbe d’étalonnage de l’absorbance du bleu de méthylène Concentration en bleu de méthylène (mg/L) Absorbance
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
1
2
3
4
5
0 0.094 0.19 0.28 0.38 0,47 0,88 1,42 1,58 1,62 1,65
Exploitation des résultats et commentaires
1. Tracer la courbe d’étalonnage en utilisant les données du tableau 2. 2. A partir de la courbe d’étalonnage, déduire les concentrations à l’équilibre C e des quatre solutions étudiées 3. Tracez l’isotherme d’adsorption du colorant sur la bentonite Q = f(m)= (C0 – Ce)/m, faîtes attention aux unités. 4. Déterminer la capacité maximale d’adsorption de la bentonite (mg/g) 5. Pensez-vous que la vitesse d’agitation ait un impact sur les vitesses d’adsorption et sur la valeur des fractions a l’équilibre Q ? Si oui quelle en serait la tendance ? 6. La réaction s’effectuant en batch (système fermé et parfaitement agité), quelle masse minimale de bentonite faut-il utiliser pour réduire de 90% la coloration d’une tonne d’eau à 5 mg/L de colorant.
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