Développement de charbon actif à partir de biomasses

RESUME
L’objectif de ce travail est d’élaborer, de caractériser et d’évaluer les performances de
nouveaux types de charbons actifs (CAs) à partir de biomasses disponibles localement telles
que le bois de jatropha, les coques de jatropha, les coques d’arachides et les coques de noix de
coco. La méthode d’élaboration étudiée est l’activation chimique par H3PO4, KOH ainsi que
par des précurseurs de fer dans le but de former des particules magnétiques dans la structure
poreuse du charbon actif. Les performances des charbons actifs synthétisés sont évaluées pour
l’élimination de métaux lourds (chrome VI), de colorants (bleu de méthylène) et de pesticides
(diuron). Les résultats obtenus démontrent que la température de pyrolyse, la vitesse de
chauffe, la nature de la biomasse ainsi que le type d’agent activant impactent les
caractéristiques des charbons préparés à partir des coques d’arachide, coques de jatropha, noix
de coco et du bois de jatropha. Les conditions d’activation optimisées dépendent de la nature
de la biomasse, et les charbons actifs préparés ont des surfaces spécifiques SBET allant jusqu’à
1305m²/g pour les CAs issus de bois de jatropha activés avec du KOH et à 751m²/g pour les
CAs issus de coques d’arachide activées avec du H3PO4, dans. Les charbons actifs
ferromagnétiques synthétisés présentent une texture entièrement microporeuse et des
propriétés magnétiques intéressantes dues aux nanoparticules formées pendant la pyrolyse de
la biomasse imprégnée avec sels de fer étudiés. Ces charbons sont facilement récupérables en
milieu aqueux par séparation magnétique à l’aide d’un électro-aimant sous un champ
magnétique de 156 mT. Les charbons actifs préparés à partir de bois de jatropha, de coque
d’arachide et de bois de jatropha ont des textures microporeuses et mésoporeuses qui se sont
révélées favorables à la décoloration totale du bleu de méthylène et l’élimination des ions de
chrome VI et du durion en solution aqueuse. Le CA préparé à partir du bois de jatropha s’est
révélé particulièrement performant pour l’adsorption du chrome VI et apparait comme un
matériau très prometteur pour le traitement a moindre cout des eaux usées contenant du
chrome dans la mesure où les charbons sont faciles à préparer, proviennent de matières
végétales largement disponibles à faibles coûts.
Mots clés: activation chimique, charbons actifs ferromagnétiques, biomasses, chrome VI,
diuron, bleu de méthylène, microporeuse,
ABSTRACT
The objective of this work is to work out, locally characterize and evaluate the performances
of new types of activated carbon starting from biomasses available such as the wood of
jatropha, the hulls of jatropha, the groundnut hulls and the coconut hulls. The method of
studied development is chemical activation by H3PO4, KOH like by iron precursors with an
aim of forming magnetic particles in the porous structure of the activated carbon and of
allowing its magnetic separation. The performances of the synthesized activated carbon are
evaluated for the elimination of heavy metals (chromium VI), dyes (methylene blue) and of
pesticides (diuron). Indeed, the results obtained indicate that the temperature of pyrolysis, the
speed of heating, the nature of the biomass as well as the type of activating agent have a very
remarkable effect on the characteristics of the dressed coals starting from the groundnut hulls
and of wood of jatropha. The prepared activated carbon have specific surfaces SBET going
until 1305m 2/g for the Cases resulting from wood of jatropha activated with KOH and with
751m2/g for the Cases resulting from groundnut hulls activated with H3PO4, under optimized
conditions of activation which depend on the nature of the biomass. The synthesized
ferromagnetic activated carbon present an entirely microporous texture and interesting
magnetic properties due to the nanoparticules formed during the pyrolysis of the biomass
impregnated with studied iron salts. These coals are easily recoverable in aqueous medium by
magnetic separation using an electromagnet under a magnetic field of 156 mT. The activated
carbon prepared starting from wood of jatropha, of hull of groundnut and wood of jatropha
have microporous and mésoporeuses textures which appeared favorable to the total
discoloration of the methylene blue and the elimination of the chromium VI ions and the
durion in aqueous solution. CA prepared starting from the wood of jatropha appeared
particularly powerful for the adsorption of chromium VI and appears as a very promising
material for the economic treatment of waste water containing of chromium insofar as coals
are easy to prepare, come from vegetable matters largely available and without costs.
Key words: chemical activation, ferromagnetic activated carbon, biomass, chromium VI,
diuron, methylene blue, microporous,