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Développement de charbon actif à partir de biomasses lignocellulosiques pour des applications dans le traitement de l'eau

Gueye Mbaye. 2015. Développement de charbon actif à partir de biomasses lignocellulosiques pour des applications dans le traitement de l'eau. s.l. : Fondation 2iE, 216 p. Thèse de doctorat : Sciences et Technologies de l'Eau, l'Energie et l'Environnement. Energie : Institut international d'ingénierie de l'eau et de l'environnement

Thesis
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Encadrement : Baçaoui, Abdel Aziz ; Richardson, Yohan ; Blin, Joël

Abstract : 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 pourles 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. (Résumé d'auteur)

Résumé (autre langue) : 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. (Résumé d'auteur)

Mots-clés Agrovoc : Charbon actif, Bois, Charbon de bois, Jatropha, Propriété physicochimique, Porosité, Composition chimique, Pyrolyse, Particule de bois, Pollution de l'eau, Chrome, Absorption, Lutte antipollution

Mots-clés géographiques Agrovoc : Maroc, Algérie, Égypte

Mots-clés complémentaires : Nanoparticule

Classification Agris : K50 - Processing of forest products
P02 - Pollution
P06 - Renewable energy resources

Champ stratégique Cirad : Axe 2 (2014-2018) - Valorisation de la biomasse

Auteurs et affiliations

  • Gueye Mbaye, 2IE (BFA)

Source : Cirad-Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/579887/)

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