Optimization of ions Fluorides adsorption

of Saharan water by local montmorillonite

 

Optimisation de l’adsorption des ions Fluorures

d’une eau  saharienne par la montmorillonite locale

 

A. Ramdani1, S. Taleb1*, A. Benghalem1

1 1Laboratoire de Matériaux & Catalyse- Faculté des Sciences-  Université Djillali  LIABES

Site I, faubourg Ben M’Hidi, W22000-Sidi Bel- Abbés, Algérie

* Corresponding author. E-mail: safiatal@yahoo.fr

Received: 25 October 2008; revised version accepted: 03 June 2009

 

Abstract

    Saharan brackish water contains a surplus of ions fluorides. The prolonged hydrous consumption of the latter is at the origin of endemic pathologies such as fluorosis. So, the object of this study is the reduction of the excess of these ions by adsorption on local natural materials. Two types of Montmorillonite are tested: one with a calcic nature (AC) and the other not (ANC).  They are activated chemically by HCl, H2O2, and then NaCl and thermally at 500°C during 12 hours. Their capacity of retention is estimated by the follow-up of the kinetics of adsorption and by the graphic layout of the isotherms of adsorption. Diverse parameters influencing the phenomenon of adsorption are optimized and determined: time of contact solid - liquid, effect of the initial concentration, and pH of the solution, the temperature or still speed and mode of flow. The results obtained show that the optimal concentration, can be fixed between 2mg/L and 3mg/L, the case of our study is a Saharan water of rate of fluorides = 2.7mg /L. The maximum of adsorption is reached in pH 4, the moderate speed serving for defining the report return / speed is rather recorded with the average speeds (500-1000 tours / min). Thus, the analysis of the kinetics of reaction indicates fast reactions with a pseudo- second order (k = 0.395 mg/g/min, R2= 0,999). The essays show besides that the capacity of fixation of the fluorides ions on the ANC is higher to that of the AC.

 

Key words: Fluoride brackish water; Montmorillonite; Adsorption; Chemical activation; Thermal activation.

 

Résumé

    Les eaux saumâtres sahariennes contiennent un surplus d’ions fluorures. La consommation hydrique prolongée  de ces derniers est à l’origine de pathologies endémiques telles que les fluoroses. A cet effet, l’objet de cette étude  est l’optimisation du potentiel d’adsorption de la montmorillonite locale pour la    réduction de l’excès d’ions fluorures d’une eau  saharienne. Deux argiles, type  Montmorillonite sont testés : l’une à caractère calcique (AC) et l’autre non (ANC).  Elles sont activées chimiquement par HCl, H2O2, puis NaCl  et thermiquement à 500°C pendant 12h. Leur capacité de rétention est estimée par le suivi des cinétiques d’adsorption et par le tracé graphique des isothermes d’adsorption. Divers paramètres influençant le phénomène d'adsorption sont optimisés et déterminés : temps de contact solide –liquide, effet de la concentration initiale,  pH de la solution, la température ou encore vitesse et mode d'agitation.  Les résultats obtenus montrent que la concentration optimale, peut être fixée entre 2mg/L et 3mg/L d’où le choix de l’étude d’une eau saharienne de concentration en ions F- égale à 2.7mg/L.  Le maximum d’adsorption est atteint   à pH 4, la vitesse  servant à définir le rapport rendement/vitesse est enregistrée plutôt avec les vitesses moyennes (500-1000 tours/min). Aussi, l’analyse des cinétiques de réaction indique que celles-ci sont rapides avec un pseudo- second ordre (k = 0.395 mg/g/min, R2= 0,999).  Les essais montrent en outre que la capacité de fixation des ions fluorures sur l'ANC est supérieure à celle de   l'AC.

 

Mots-clés : Eau saumâtre fluorée ; Montmorillonite ; Adsorption ; Activation thermique ; Activation chimique.

ANC : Argile Non Calcique (activation chimique), AC : Argile Calcique (activation chimique), ANCA : Argile Non Calcique (activation thermique), ACA : Argile Non Calcique (activation thermique).

 


 

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