Résumés
Résumé
La présence de colorants dans les effluents industriels constitue un problème important dans plusieurs pays. Les industries qui rejettent de tels composés sont principalement les industries textiles et les industries de pâtes et papiers. La décharge de tels effluents dans le milieu récepteur cause une demande excessive en oxygène et ceux-ci doivent par conséquent être traités avant tout rejet dans l’environnement. Cette étude propose une nouvelle option pour le traitement de ce type de pollution, soit la décoloration par utilisation de structures adsorbantes produites préalablement par électrocoagulation avec des électrodes de fer et d’aluminium. Trois structures ont ainsi été synthétisées dans un électrolyte support constitué de 10-2 mol NaCl•L-1. Les trois structures synthétisées ont été analysées par diffraction des rayons X (DRX) et microscopie électronique à balayage (MEB). Ces analyses ont montré la présence dominante de bayerite (Al(OH)3) dans la structure produite à partir d’électrodes d’aluminium et de magnétite (Fe3O4) et lépidocrocite (γ-FeO(OH)) dans la structure générée à partir d’électrodes de fer. Le composé généré en utilisant les deux types d’électrodes contient, pour sa part, de la bayerite et de la goethite (α-FeO(OH)). Un suivi de la décoloration a été réalisé dans des solutions acides (pHi = 4,8) et alcaline (pHi = 9,8) contaminées par un colorant diazoïque ([Trypan bleu]i = 3,75 mg•L-1). Les résultats obtenus ont montré l’efficacité de ces structures, avec des rendements de décoloration compris entre 94 et 99 %, et un rendement d’élimination de la DCO pouvant atteindre 96 %, selon le pH du milieu.
Mots-clés :
- Colorant,
- décoloration,
- électrocoagulation,
- fer,
- aluminium,
- adsorbant,
- eaux usées
Abstract
The presence of dyes in industrial effluents represents a serious issue in many countries. This type of effluent is mainly discharged by textile and pulp and paper mill industries. The discharge of such effluents causes excessive oxygen demand in the receiving water and the effluents need to be treated before any discharge. This study describes a new option for the removal of this type of pollutant, which is the decolourization with adsorbing structures generated by electrocoagulation using aluminum and iron electrodes. Three solid structures have been produced in a 10-2 mol NaCl•L-1 electrolyte solution. X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscope (SEM) analyses have shown that the structures produced using aluminum electrodes are constituted of bayerite (Al(OH)3), whereas the structures produced using iron electrodes are principally composed of magnetite (Fe3O4) and lepidocrocite (γ-FeO(OH)). The structures generated with both types of electrodes notably contain bayerite and goethite (α-FeO(OH)). Dye removal assays have been carried out in acid (pHi = 4.8) and alkaline (pHi = 9.8) solutions artifically polluted by diazoic dye ([Blue Trypan]i = 3.75 mg•L-1). The results demonstrated very high dye (94-99%) and COD (≤ 96%) removal yields, these removal percentages being sensitive to the solution pH.
Keywords:
- Dye,
- decolourization,
- electrocoagulation,
- iron,
- aluminum,
- adsorbent,
- wastewater
Parties annexes
Références bibliographiques
-
Abdo M.S.E. et R.S. Al-Ameeri (1987). Anodic oxidation of a direct dye in an electrochemical reactor. J. Environ. Sci. Health, A22, 27-45.10.1080/10934528709375331 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Ahlawat R., V.C. Srivastava, I.D. Mall et S. Sinha (2008). Investigation of the electrocoagulation treatment of cotton blue dye solution using aluminium electrodes. Clean, 36, 863-869.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Aksu Z. et S. Tezer (2001). Equilibrium and kinetic modelling of biosorption of remazol black B by Rhizopus arrhizus in a batch system: effect of temperature. Proc. Biochem., 36, 431-439.10.1016/S0032-9592(00)00233-8 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Al-Ghouti M.A., M.A.M. Khraisheh, M.N.M. Ahmad et S. Allen (2009). Adsorption behaviour of methylene blue onto Jordanian diatomite: A kinetic study. J. Hazard. Mater., 165, 589-598.10.1016/j.jhazmat.2008.10.018 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Alinsafi A., M. Khemis, M.N. Pons, J.P. Leclerc, A. Yacoubi, A. Benhammou et A. Nejmeddine (2005). Electro-coagulation of reactive textile dyes and textile wastewater. Chem. Eng. Proc., 44, 461-470.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Al-Kdasi A., A. Idris, K. Saed et C.T.Guan (2004). Treatment of textile wastewater by advanced oxidation processes: a review. Global Nest Int. J., 6, 222-230.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Amirtharahah A. et K.M. Mills (1982). Rapid-mix design for mechanisms of alum coagulation. J. Am. Water Works Assoc., 74, 210-216.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- APHA, AWWA et WPCF (1999). Standards methods for examination of water and wastewaters. 20th Edition, American Public Health Association, Washington, DC, États-Unis.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Arslan-Alaton I. (2003). Review of the effects of dye-assisting chemicals on advanced oxidation of reactive dyes in wastewater. Color. Technol., 119, 345-353.10.1111/j.1478-4408.2003.tb00196.x Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Arslan-Alaton I. (2008). Treatability of a simulated spent disperse dyebath by chemical and electrochemical processes. Environ. Eng. Sci., 25, 295-308.10.1089/ees.2006.0243 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Bailey S.E., T.J. Olin, R.M. Bricka et D.D.Adrian (1999). A review of potentially low-cost sorbents for heavy metals. Water Res., 33, 2469-2479.10.1016/S0043-1354(98)00475-8 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Ben Tahar F., R. Ben Cheikh et J.F.Blais (2004). Décoloration des eaux usées de levurerie par adsorption sur charbon. J. Environ. Eng. Sci., 3, 269-277.10.1139/s04-033 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Can O.T., M. Bayramoglu et M.Kobya (2003). Decolorization of reactive dye solutions by electrocoagulation using aluminum electrodes. Ind. Eng. Chem. Res., 42, 3391-3396.10.1021/ie020951g Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Cenkin V.E. et A.N. Belevtsev (1985). Electrochemical treatment of industrial waste water. Effl. Water Treat. J., July, 243-247.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Chang M.C., H.Y. Shu, H.H. Yu et Y.C.Sung (2006). Reductive decolourization and total organic carbon reduction of the diazo dye CI Acid Black 24 by zero-valent iron powder. J. Chem. Technol. Biotechnol., 81, 1259-1266.10.1002/jctb.1543 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Chiou M.S. et H.Y.Li (2003). Adsorption behaviour of reactive dye in aqueous solution on chemical cross-linked chitosan beads. Chemosphere, 50, 1095-1105.10.1016/S0045-6535(02)00636-7 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Ciardelli G. et N.Ranieri (2001). The treatment and reuse of wastewater in the textile industry by means of ozonation and electroflocculation. Water Res., 35, 567-572.10.1016/S0043-1354(00)00286-4 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Cornell R.M. et U.Schwertmann (1996). The iron oxides. Structure, properties, reaction occurrence and uses. WILEY VCH (Éditeur), Weinheim, Allemagne.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- DOS SANTOS A.B., F.J. CERVANTES and J.B. E VAN LIER(2007, A review on current technologies for decolourisation of textile wastewaters: perspectives for anaerobic biotechnology. Bioresour. Technol., 98, 2369-2385.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Dogan M., H. Abak et M.Alkan (2009). Adsorption of methylene blue onto hazelnut shell: Kinetics mechanism and activation parameters. J. Hazard. Mater., 164, 172-181.10.1016/j.jhazmat.2008.07.155 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
El-Ghazi I., M.K. Elamrani et M. Mansour (2004). Photocatalytic oxidation of the textile dye basic red 18 with irradiated titanium dioxide. Toxicol. Environ. Chem., 85, 1-6.10.1080/02772240310001644980 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Exall K.N. et G.W.Vanloon (2000). Using coagulants to remove organic matter. J. Am. Water Works Assoc., 92, 93-102.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- FRANK P., V.D. DER ZEE, VILLAVERDE S.(2005). Combined anaerobic–aerobic treatment of azo dyes-A short review of bioreactor studies. Water Res., 39, 1425-1440.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Garg V.K., M. Amita, R. Kumar et R.Gupta (2004). Basic dye (methylene blue) removal from simulated wastewater by adsorption using Indian Rosewood sawdust: a timber industry waste. Dyes Pigments, 63, 243-250.10.1016/j.dyepig.2004.03.005 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Golder A.K., N. Hridaya, A.N. Samanta et S.Ray (2005). Electrocoagulation of methylene blue and eosin yellowish using mild steel electrodes. J. Hazard. Mater., B127, 134-140.10.1016/j.jhazmat.2005.06.032 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Hashem A., R.A. Akasha, A. Ghith et D.A. Hussein (2007). Adsorbent based on agricultural wastes for heavy metal and dye removal: a review. Energy Educ. Sci. Technol., 19, 69-86.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Holt P.K., G.W. Barton, M. Wark et C.A.Mitchell (2002). A quantitative comparison between chemical dosing and electrocoagulation. Colloids Surf. A: Physicochem. Eng. Aspects, 211, 233-248.10.1016/S0927-7757(02)00285-6 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Jolivet J.P. (1994). De la solution à l’oxyde : Condensation des cations en solution aqueuse. Chimie des surfaces des oxydes. Inter Édition, Paris, France.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Kabdasli I., B. Vardar, I. Arslan-Alaton et O.Tuenay (2009). Effect of dye auxiliaries on color and COD removal from simulated reactive dyebath effluent by electrocoagulation. Chem. Eng. J., 148, 89-96.10.1016/j.cej.2008.08.006 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Kuperferle M.J., A. Galal et P.L. Bishop (2004). Electrolytic treatment of azo dyes containing o’o’-dihydroxyazo complexation sites. J. Environ. Eng. Sci., 3, 223-229.10.1139/s04-007 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Lazaridis N.K., T.D. Karapantsios et D. Georgantas (2003). Kinetic analysis for the removal of a reactive dye from aqueous solution onto hydrotalcite by adsorption. Water Res., 37, 3023-3033.10.1016/S0043-1354(03)00121-0 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Li Y., B. Gao, T. Wu, B. Wang et X. Li (2009). Adsorption properties of aluminum magnesium mixed hydroxide for the model anionic dye Reactive Brilliant Red K-2BP. J. Hazard. Mater., 164, 1098-1104.10.1016/j.jhazmat.2008.09.009 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Lin S.H. et C.F.Peng (1996). Continuous treatment of textile wastewater by combined coagulation, electrochemical oxidation and activated sludge. Water Res., 30, 587-592.10.1016/0043-1354(95)00210-3 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Lorenc-Grabowska E. et G. Gryglewicz (2007). Adsorption characteristics of Congo Red on coal-based mesoporous activated carbon. Dyes Pigments, 74, 34-40.10.1016/j.dyepig.2006.01.027 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Mall I.D., S.N. Upadhyay et Y.C.Sharma (1996). A review on economical treatment of wastewaters and effluents by adsorption. Int. J. Environ. Stud., 51, 77-124.10.1080/00207239608711074 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Marangoni R., M. Bouhent, C. Taviot-Guého, F. Wypych et F. Leroux (2009). Zn2Al layered double hydroxides intercalated and adsorbed with anionic blue dyes: A physico-chemical characterization. J. Colloid Interface Sci., 333, 120-127.10.1016/j.jcis.2009.02.001 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Mathur N., P. Bhatnagar et P.Bakre (2006). Assessing mutagenicity of textile dyes from Pali (Rajasthan) using AMES bioassay. Appl. Ecol. Environ. Res., 4, 111-118.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Merzouk B., B. Gourich, A. Sekki, K. Madani, C.h. Vial et M.Barkaoui (2009). Studies on the decolorization of textile dye wastewater by continuous electrocoagulation process. Chem. Eng. J., 149, 207-214.10.1016/j.cej.2008.10.018 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Mollah M.Y.A., S.R. Pathak, P.K. Patil, M. Vayuvegula, T.S. Agrawal, J.A.G. Gomes, M. Kesmez et D.L.Cocke (2004). Treatment of orange II azo-dye by electrocoagulation (EC) technique in a continuous flowcell using sacrificial iron electrodes. J. Hazard. Mater., B109, 165-171.10.1016/j.jhazmat.2004.03.011 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Mollah M.Y.A., R. Schennach, J.P. Parga et D.L.Cocke (2001). Electrocoagulation (EC) science and applications. J. Hazard. Mater., B84, 29-41.10.1016/S0304-3894(01)00176-5 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Mutlu S.H., U. Yetis, T. Gurkan et L. Yilmaz (2002). Decolorization of wastewater of a baker’s yeast plant by membrane processes. Water Res., 36, 609-616.10.1016/S0043-1354(01)00252-4 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Naim M.M. et Y.M.El Abd (2002). Removal and recovery of dyestuffs from dyeing wastewaters. Sep. Purif. Methods, 31, 171-228.10.1081/SPM-120006116 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- ÖZCAN A., YÜCEL ŞAHIN, A. SAVAŞ KOPARAL, MEHMET A. OTURAN (2008). Carbon sponge as a new cathode material for the electro-Fenton process: Comparison with carbon felt cathode and application to degradation of synthetic dye basic blue 3 in aqueous medium. J. Electroanal. Chem., 616, 71-78.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- ÖZCAN A., A MEHMET , N. OTURAN, YÜCEL ŞAHIN (2009). Removal of acid orange 7 from water by electrochemically generated Fenton’s reagent. J. Hazard.Mater., 163, 1213-1220.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Palacio S.M., F.R. Espinoza-Quinones, A.N. Modenes, C.C. Oliveira, F.H. Borba et F.G.Silva (2009). Toxicity assessment from electro-coagulation treated-textile dye wastewaters by bioassays. J. Hazard. Mater., 172, 330-337.10.1016/j.jhazmat.2009.07.015 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Pirillo S., M.L. Ferreira et E.H.Rueda (2007). Adsorption of alizarin, eriochrome blue black R, and fluorescein using different iron oxides as adsorbents. Ind. Eng. Chem. Res., 46, 8255-8263.10.1021/ie0702476 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Pirillo S., M.L. Ferreira et E.H. Rueda (2009). The effect of pH in the adsorption of alizarin and eriochrome blue black R onto iron oxides. J. Hazard. Mater., 168, 168-178.10.1016/j.jhazmat.2009.02.007 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Ponnusami V., V. Gunasekar et S.N.Srivastava (2009). Kinetics of methylene blue removal from aqueous solution using gulmohar (Delonix regia) plant leaf powder: Multivariate regression analysis. J. Hazard. Mater., 169, 119-127.10.1016/j.jhazmat.2009.03.066 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Rajeshwar K., J.G. Ibanez et G.M. Swain (1994). Electrochemistry and the environment. J. Appl. Electrochem., 24, 1077-1091.10.1007/BF00241305 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Robinson T., G. MucMullan, R. Marchant et P.Nigam (2001). Remediation of dyes in textile effluent: A critical review on current treatment technologies with a proposed alternative. Biores. Technol., 77, 247-255.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Sevimli M.F. et C.Kinaci (2002). Decolorization of textile wastewater by ozonation and Fenton’s process. Water Sci. Technol., 45, 279-286.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Shah V., M. Bhatt, P. Stopka et F. Nerud (2005). Copper based Fenton’s system for the decolourization of synthetic dyes and dye industry effluents. Asian J. Water Environ. Pollut., 2, 61-64.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Skowronek M., I. Roterman, L. Konieczny, B. Stopa, J. Rybarska, B. Piekarska, A. Gorecki et M. Krol (2000). The conformational characteristics of Congo Red, Evans blue and Trypan blue. Comput. Chem., 24, 429-450.10.1016/S0097-8485(99)00089-3 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Torrades F., J. Garcia-Montano, J.A. Garcia-Hortal, L. Nunez, X. Dom`enech et J.Peral (2004). Decolorisation and mineralisation of homo-and heterobireactive dyes under Fenton and photo-Fenton conditions. Color. Technol., 120, 188-194.10.1111/j.1478-4408.2004.tb00228.x Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
- VILGE-RITTER A. (1997). Étude des mécanismes de la matière organique des eaux de surface par coagulation-floculation à l’aide de sels d’aluminium ou de fer. Thèse de doctorat, Faculté des Sciences et Techniques de Saint-Jérôme, Université d'Aix-Marseille 3, Aix-en-Provence, France, 178 p.Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Walker G.M., L. Hansen, J.A. Hanna et S.J.Allen (2003). Kinetics of a reactive dye adsorption onto dolomitic sorbents. Water Res., 37, 2081-2089.10.1016/S0043-1354(02)00540-7 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Zaviska F., P. Drogui, J.F. Blais et G. Mercier (2009). In situ active chlorine generation for the treatment of dye-containing effluents. J. Appl. Electrochem., 39, 2397-2408.10.1007/s10800-009-9927-x Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
-
Zidane F., P. Drogui, B. Lekhlif, J. Bensaid, J.F. Blais, S. Belcadi et K.El Kacemi (2007). Decolourization of dye-containing effluent using mineral coagulants produced by electrocoagulation. J. Hazard. Mater., 155, 153-163.10.1016/j.jhazmat.2007.11.041 Google Scholar Rechercher cette référence bibliographique sur Google Scholar
