Characterization of biomaterials based on agricultural waste for the elimination of pollutants in aqueous solutions
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Setif 1 University - Ferhat ABBAS , Faculty of Technology
Abstract
This thesis focused on the valorization of local plant biomass, in the raw state and after chemical treatment with H3PO4, as
economic and ecological adsorbents for the treatment of water contaminated with toxic dyes. Turnip leaves (TL and TLA)
were used for the elimination of crystal violet CV, pumpkin peels (PP and APP) for congo red CR, and pomegranate crusts
(PC and APC) for methyl red MR. The prepared adsorbents are characterized by several methods such as: XRD, textural
analysis by, FTIR, TGA / DTG and SEM. The adsorbents were subjected to various elimination tests for crystal violet (CV),
congo red (CR) and methyl red (MR) dyes under different experimental conditions: contact time, temperature, pH, initial dye
concentration and adsorbent dose. The adsorption of the dyes by the different materials increases with the contact time. The
pseudo-second-order kinetic model proved to be the most suitable for describing the dynamic adsorption process on TL, TLA,
PP, APP and APC powders, while Elovich's model described the behavior of the PC adsorbent well. Regarding the
adsorption isotherm, the Sips model showed the best fit for TL, TLA, PP, APP and APC. On the other hand, for the PC
material, it is the Langmuir model which has proved to be the most suitable, with maximum adsorption capacities (q_max) of
635.54 mg/g, 621.76 mg/g, 265.52 mg/g, 698.20 mg/g, 55.74 mg/g and 7.39 mg/g respectively. Thermodynamic studies have
demonstrated that the process of adsorption of dyes (CV, CR, MR) on our biomass is spontaneous and exothermic.
In conclusion, this study demonstrated that agricultural waste constitutes effective adsorbents for the elimination of anionic
(CR, MR) and cationic (CV) dyes, thus offering a promising solution for the treatment of contaminated industrial water. It
should be emphasized that the biomasses chemically activated with H₃po₄ have adsorption performances superior to those of
the crude biomasses
Description
Cette thèse a porté sur la valorisation de la biomasse végétale locale, à l'état brut et après traitement chimique au H3PO4
comme adsorbants économiques et écologiques pour le traitement des eaux contaminées par des colorants toxiques. Des
feuilles de navet (TL et TLA) ont été utilisées pour l'élimination du CV cristal violet, des écorces de citrouille (PP et APP)
pour le CR rouge congo et des croûtes de grenade (PC et APC) pour le MR rouge méthyle. Les adsorbants préparés sont
caractérisés par plusieurs méthodes telles que: DRX, analyse texturale par, FTIR, TGA / DTG et SEM. Les adsorbants ont été
soumis à divers tests d'élimination des colorants cristal violet (CV), rouge congo (CR) et rouge méthyle (MR) dans
différentes conditions expérimentales: temps de contact, température, pH, concentration initiale en colorant et dose
d'adsorbant. L'adsorption des colorants par les différents matériaux augmente avec le temps de contact. Le modèle cinétique
de pseudo-second ordre s'est avéré le plus approprié pour décrire le processus d'adsorption dynamique sur les poudres TL,
TLA, PP, APP et APC, tandis que le modèle d'Elovich décrivait bien le comportement de l'adsorbant PC. En ce qui concerne
l'isotherme d'adsorption, le modèle Sips a montré le meilleur ajustement pour TL, TLA, PP, APP et APC. En revanche, pour
le matériau PC, c'est le modèle de Langmuir qui s'est avéré le plus adapté, avec des capacités d'adsorption maximales (q_max)
de 635,54 mg/g, 621,76 mg/g, 265,52 mg/g, 698,20 mg/g, 55,74 mg/g et 7,39 mg/g respectivement. Des études
thermodynamiques ont démontré que le processus d'adsorption des colorants (CV, CR, MR) sur notre biomasse est spontané
et exothermique.
En conclusion, cette étude a démontré que les déchets agricoles constituent des adsorbants efficaces pour l'élimination des
colorants anioniques (CR, MR) et cationiques (CV), offrant ainsi une solution prometteuse pour le traitement des eaux
industrielles contaminées. Il convient de souligner que les biomasses activées chimiquement avec H3PO4 ont des
performances d'adsorption supérieures à celles des biomasses brutes.