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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 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 granulométrie moyenne 1-2 μm. Le volume réactionnel est obtenu à partir de

500 cm3 d’eau du robinet additionnée d’une concentration définie (10 mg/L) de colorant.

Etude expérimentale de l’adsorption en fonction de 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

Les six teneurs massiques m de bentonite à imposer sont (en g/L) : 0,25 – 0,5 – 0,75 – 1

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. Cette solution constitue la quantité de bleu de

méthylène nécessaire à tout le TP.

2. Préparez les quatre béchers du jar test avec des solutions de 500 cm3 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 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˝.

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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 fixé sur absorbance.

4. Faire une mesure de l’absorbance de la solution initiale sans bentonite qui servira de

référence.

a- 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.

5. 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.

6. 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).

7. 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) 0,25 0,5 0,75 1

Absorbance

Tableau 2. Données pour la courbe d’étalonnage de l’absorbance du bleu de méthylène

Concentration en bleu de

méthylène (mg/L) 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 1 2 3 4 5

Absorbance 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 Ce 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.