La bioadsorption sur amidon réticulé pour enlever des métaux des effluents industriels Biosorption on crosslinked starch for metal removal from industrial effluents

Résumé

L’industrie de traitement de surface utilise de nombreux produits chimiques, en particulier des métaux toxiques et des substances organiques, qui sont connus pour être nocifs vis-à-vis des humains et de l’environnement. En raison d’une réglementation de plus en plus stricte, les effluents contenant des métaux lourds doivent être traités. Il existe une grande variété de procédés de traitement des eaux usées provenant de la filière traitement de surface. En général, les systèmes conventionnels de détoxification se composent principalement d’un ajustement de pH, d’une oxydation des cyanures et d’une réduction des chromes, suivi d’une précipitation sous forme d’hydroxydes et d’une clarification, et parfois d’une étape d’adsorption sur charbon. Cependant, la technologie sur charbon actif présente plusieurs problèmes tels que la saturation rapide et des problèmes de colmatage des réacteurs. Comme les résines d'échange d’ions, leur utilisation est restreinte due au coût élevé. Pour ces raisons, la plupart des petites et moyennes entreprises ne peuvent pas utiliser de tels traitements. Ainsi, afin de répondre à ces problématiques, de nombreuses études sont menées pour trouver des alternatives peu coûteuses, qui soient efficaces et acceptables pour un usage industriel. Dans cette étude, la bioadsorption sur un adsorbant d’amidon réticulé a été utilisée pour retenir les métaux contenus dans des effluents industriels. L’adsorption a été étudiée en fonction du temps de contact, de la masse d’adsorbant et de la charge polluante. L’influence de ces paramètres sur l’efficacité d’adsorption a été évaluée en utilisant une méthode conventionnelle en mode cuvée. Les résultats ont montré que le matériau présente des capacités d’adsorption élevées vis-à-vis des ions métalliques, ce qui permet de diminuer les concentrations métalliques en dessous des valeurs réglementaires. Des mesures de taux de germination sur des graines de Lactuca sativa, utilisé comme test de phytotoxicité, ont été réalisées sur les rejets industriels avant et après adsorption. Ces tests ont confirmé l’efficacité du procédé pour diminuer fortement la toxicité du rejet. L’abattement chimique et la réduction de la toxicité ont montré que la bioadsorption sur un matériau non conventionnel peut être une étape de finition intéressante pour la détoxification des rejets industriels.

Mots-clés :

• métaux,
• épuration,
• bioadsorption,
• amidon,
• effluent industriel

Abstract

The surface-treatment industry consumes and discharges an important range of chemicals, in particular toxic metals and organics, that are known to be harmful to humans and the environment. Because of more and more stringent regulations, effluents polluted with heavy metals must be treated. There are a variety of treatment processes for wastewater from the surface-treatment industry. In general, conventional treatment and detoxification systems consist mainly of pH adjustments, oxidation of cyanide and reduction of chromium bearing wastewaters, followed by hydroxide precipitation, clarification, and sometimes carbon sorption. However, active carbon technology presents several problems such as rapid saturation and clogging of the reactors. Like ion-exchange resins, their widespread use is restricted due to high cost. For these reasons, most small and medium-size enterprises cannot employ such treatments. Thus, in order to overcome these problems, many attempts have been made to find inexpensive alternative sorbents, which are both effective and acceptable for industrial use. In this study, biosorption with a starch-based cross-linked adsorbent was used for the removal of heavy metals from industrial effluents. The adsorption of metals was studied as a function of contact time, adsorbent mass and pollutant load. The influence of these parameters on the adsorption efficiency was evaluated using a conventional batch method. Batch experiments showed that the material exhibited high sorption capacities toward metal ions, leading to concentrations that were below current regulatory values. Measurements of the germination rate of Lactuca sativa seeds, used as a phytotoxicity test, were carried out on discharged industrial waters before and after the finishing sorption treatment. Germination tests confirmed the ability of the sorption step to radically decrease the effluent toxicity. Both the chemical abatement and toxicity mitigation of waste water showed that biosorption onto a non-conventional sorbent may constitute an interesting additional treatment step for the detoxification of industrial wastewater.

Keywords:

• metals,
• removal,
• biosorption,
• starch,
• industrial effluents