Étude cinétique et thermodynamique de l’adsorption d’un colorant basique sur la sciure de bois Study of the kinetics and thermodynamics of the adsorption of a basic dye on sawdust

Résumé

L'adsorption du colorant textile rouge basique Neutral Red (RBNR) sur la sciure du bois a été étudiée. La cinétique, la thermodynamique et les isothermes d'adsorption ont été utilisés pour identifier les mécanismes de la rétention. Les expériences, menées en réacteur fermé et parfaitement agité, pour la détermination de la cinétique, ont été réalisées après réglage des paramètres influençant le système, tels le pH, la masse d'adsorbant et la concentration initiale en colorant. Les résultats obtenus ont été modélisés suivant les équations cinétiques du pseudo-premier ordre, pseudo-second ordre, ainsi que ceux liés à la diffusion externe et intraparticulaire. Les résultats expérimentaux de la réaction globale sont parfaitement ajustables au pseudo-second ordre, avec de très grands coefficients de régression. La diffusion intraparticulaire est l'étape déterminante dans le processus d'adsorption au‑dela de 60 min de contact. La thermodynamique et les isothermes d'adsorption prédisent le passage d'une réaction de surface exothermique spontanée, de type chimiosorption, avec rétention des molécules de RBNR en monocouches organisées sur la surface de l'adsorbant.

Mots-clés :

• rouge basique RBNR,
• sciure de bois,
• adsorption,
• cinétique,
• mécanismes

Abstract

The adsorption of a basic dye (Neutral red RBNR) on wood sawdust was studied. The kinetics, thermodynamics and isotherms of the adsorption were used to identify the retention mechanisms. For the kinetics study, perfectly stirred batch experiments were carried out after adjustment of the parameters influencing the system, such as the pH, adsorbent dosage and initial dye concentration. Experimental results were modelled according to kinetic equations representing pseudo-first order, pseudo-second order reactions, as well as equations for external and intra-particle diffusion. The chemical surface reaction was fitted to a pseudo-second order equation, with very high regression coefficients. Intra-particle diffusion is the rate-limiting step in the process of adsorption beyond 60 min contact time. The adsorption thermodynamics and isotherms are consistent with a spontaneous exothermic chemisorption reaction, leading to an organized monolayer of the dye molecules on the sorbent surface.

Keywords:

• Basic red dye,
• sawdust,
• adsorption,
• kinetics,
• mechanisms