{"id":7427,"date":"2023-03-27T16:17:30","date_gmt":"2023-03-27T08:17:30","guid":{"rendered":"https:\/\/www.activatedcarbon.net\/?p=7427"},"modified":"2023-04-23T09:38:59","modified_gmt":"2023-04-23T01:38:59","slug":"activated-carbon-for-iron-removal","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/activatedcarbon.net\/fr\/activated-carbon-for-iron-removal\/","title":{"rendered":"Charbon actif pour l'\u00e9limination du fer"},"content":{"rendered":"

Charbon actif pour l'\u00e9limination du fer<\/b><\/h1>\n\n\n\n

L'industrialisation favorise le d\u00e9veloppement \u00e9conomique et social, mais la croissance des installations industrielles intensifie les \u00e9missions de polluants, ce qui affecte l'ensemble de l'\u00e9cosyst\u00e8me. La pollution de l'eau est l'un des effets p\u00e9nibles de l'industrialisation.<\/p>\n\n\n\n

Les donn\u00e9es montrent que pr\u00e8s de 60% d'eau de surface et 50% d'eau potable contiennent des ions de fer. En raison des activit\u00e9s mini\u00e8res, des stations d'\u00e9puration et d'autres activit\u00e9s, la teneur en fer des sources d'eau a consid\u00e9rablement augment\u00e9 dans certaines r\u00e9gions. Une accumulation excessive de fer peut entra\u00eener de graves probl\u00e8mes de sant\u00e9.<\/p>\n\n\n\n

Dans cette \u00e9tude, la technologie d'adsorption sur charbon actif a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9e pour traiter le fer dans l'eau. Au cours de l'exp\u00e9rience, la faisabilit\u00e9 de l'\u00e9limination des ions de fer par adsorption en discontinu et en lit fixe a \u00e9t\u00e9 \u00e9tudi\u00e9e.<\/p>\n\n\n\n

Introduction du fer<\/b><\/h2>\n\n\n\n

Le 26e \u00e9l\u00e9ment du tableau p\u00e9riodique, le fer, est un \u00e9l\u00e9ment important. Il recouvre environ 5% de la cro\u00fbte terrestre et est le deuxi\u00e8me m\u00e9tal le plus abondant, apr\u00e8s l'oxyg\u00e8ne, le silicium et l'aluminium parmi les \u00e9l\u00e9ments.<\/p>\n\n\n\n

Le fer \u00e9l\u00e9mentaire est un m\u00e9tal de transition. Les \u00e9tats d'oxydation de base sont +2 (ferreux) et +3 (ferrique), bien qu'il existe \u00e9galement des \u00e9tats d'oxydation +4 (ferreux) et +6 (ferrate). Les compos\u00e9s de fer \u00e0 l'\u00e9tat +2 sont appel\u00e9s ferreux et se composent d'ions Fe vert clair, tandis que les compos\u00e9s de fer \u00e0 l'\u00e9tat +3 sont appel\u00e9s ferriques et contiennent des ions complexes Fe, qui passent du jaune \u00e0 l'orange et finalement au brun, en fonction du degr\u00e9 d'hydrolyse.<\/p>\n\n\n\n

Dans l'eau oxyg\u00e9n\u00e9e, les ions Fe2+ sont oxyd\u00e9s en ions Fe3+. La vitesse d'oxydation d\u00e9pend principalement de la concentration en ions H+ et de la temp\u00e9rature de la solution. Les ions ferreux retiennent g\u00e9n\u00e9ralement une plus grande quantit\u00e9 de fer en solution que les ions ferriques, et les \u00e9l\u00e9ments ferreux ont tendance \u00e0 \u00eatre plus solubles que le fer \u00e9l\u00e9mentaire.<\/p>\n\n\n\n

Adsorption pour l'\u00e9limination du fer<\/b><\/h2>\n\n\n\n

Le fer est hautement toxique et il est donc n\u00e9cessaire de contr\u00f4ler ce polluant au niveau des \u00e9missions. Il existe de nombreuses technologies pour \u00e9liminer le fer de l'eau potable et des d\u00e9chets municipaux, telles que l'\u00e9change d'ions et l'adoucissement de l'eau, l'extraction par fluide supercritique, l'oxydation a\u00e9r\u00e9e, la microfiltration\/ultrafiltration, les filtres \u00e0 particules a\u00e9r\u00e9s et la biorestauration.<\/p>\n\n\n\n

Le principal inconv\u00e9nient de ces technologies est qu'elles sont soit co\u00fbteuses, soit impossibles \u00e0 utiliser sans \u00e9lectricit\u00e9. L'adsorption est l'adh\u00e9sion d'une substance adsorb\u00e9e (adsorbat) \u00e0 une surface solide. Les adsorbats existent en phase fluide sous forme de solut\u00e9s dissous dans des liquides ou des gaz. L'adsorption est pr\u00e9f\u00e9r\u00e9e \u00e0 d'autres traitements en raison de sa facilit\u00e9 d'utilisation, de sa conception simple, de sa capacit\u00e9 \u00e9lev\u00e9e, de son faible co\u00fbt, de sa faible production de sous-produits et de sa grande efficacit\u00e9 th\u00e9rapeutique.<\/p>\n\n\n\n

Il s'agit d'un ph\u00e9nom\u00e8ne de surface qui exige que les polluants pr\u00e9sents dans les eaux us\u00e9es s'accumulent \u00e0 la surface de l'adsorbant. Ce d\u00e9p\u00f4t d'ions m\u00e9talliques sur l'adsorbant se produit \u00e0 l'interface de l'adsorbant, ce qui donne lieu \u00e0 une structure bidimensionnelle. Cette structure d\u00e9pend des propri\u00e9t\u00e9s de l'adsorbant, telles que la charge de surface, la surface et la fonctionnalit\u00e9 de la surface.<\/p>\n\n\n\n

L'adsorption est \u00e9galement sup\u00e9rieure aux autres proc\u00e9d\u00e9s d'\u00e9limination en raison de sa grande efficacit\u00e9 et de la possibilit\u00e9 de r\u00e9g\u00e9n\u00e9rer l'adsorbant et de r\u00e9cup\u00e9rer l'adsorbat. L'adsorption du fer par divers adsorbants est l'un des moyens de surmonter ces difficult\u00e9s. En raison de son comportement multifonctionnel, le charbon actif a \u00e9t\u00e9 identifi\u00e9 comme \u00e9tant tr\u00e8s actif dans le traitement des eaux us\u00e9es.<\/p>\n\n\n\n

Structure du carbone activ\u00e9<\/b><\/h2>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n

La configuration atomique exacte du charbon actif est inconnue, malgr\u00e9 son importance commerciale dans la purification de l'eau et de l'air. La configuration du carbone est pr\u00e9par\u00e9e par pyrolyse. Ces carbones peuvent \u00eatre class\u00e9s en deux groupes distincts, graphitis\u00e9s et non graphitis\u00e9s. Le carbone d\u00e9riv\u00e9 du charbon actif est non graphitis\u00e9, ce qui signifie qu'il peut se transformer en graphite cristallin m\u00eame \u00e0 des temp\u00e9ratures tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9es (\u22653000\u2103).<\/p>\n\n\n\n

Les \u00e9tudes de diffraction des neutrons ont montr\u00e9 que les carbones non graphitisables ont une structure similaire \u00e0 celle des fuller\u00e8nes, comme le montre la figure 1. Mais il n'a pas \u00e9t\u00e9 possible de prouver clairement que les atomes sont li\u00e9s sous la forme d'anneaux pentagonaux ou hexagonaux.<\/p>\n\n\n\n

Pores de carbone activ\u00e9<\/b><\/h2>\n\n\n\n
\"\"<\/figure>\n\n\n\n

Outre la cristallisation et la configuration chimique du charbon actif, sa structure poreuse joue \u00e9galement un r\u00f4le crucial dans diverses applications. La capacit\u00e9 d'absorption du charbon actif est fortement li\u00e9e \u00e0 la surface, au volume des pores et \u00e0 la distribution de la taille des pores.<\/p>\n\n\n\n

Il d\u00e9pend principalement de la nature et du traitement chimique des mati\u00e8res premi\u00e8res. La structure poreuse du charbon actif est produite par l'\u00e9limination des substances non carbon\u00e9es dans la mati\u00e8re premi\u00e8re au cours de la carbonisation, ce qui produit un bloc de carbone fixe avec une structure poreuse de base, qui se d\u00e9veloppe ensuite au cours du processus d'activation.<\/p>\n\n\n\n

Le processus d'activation \u00e9largit le diam\u00e8tre des pores cr\u00e9\u00e9s lors de la carbonisation et cr\u00e9e en m\u00eame temps de nouveaux pores, ce qui donne une structure poreuse bien d\u00e9velopp\u00e9e. Les pores du charbon actif sont r\u00e9partis en diff\u00e9rentes tailles et formes. La distribution de la taille des pores du charbon actif obtenu est principalement affect\u00e9e par le degr\u00e9 d'impr\u00e9gnation. Les conditions d'activation et de carbonisation sont les param\u00e8tres les plus critiques affectant le type de porosit\u00e9 du charbon actif obtenu.<\/p>\n\n\n\n

Les charbons actifs sont class\u00e9s par taille de pore comme suit : macropores (>50nm), m\u00e9sopores (2-5nm) et micropores (<2nm). Les micropores peuvent \u00eatre subdivis\u00e9s en ultramicropores (<0,5 nm) et en ultramicropores (1-2 nm). Les m\u00e9sopores servent de voies de passage pour les mol\u00e9cules d'adsorbat \u00e0 travers le r\u00e9seau microporeux. Les macropores n'ont aucune utilit\u00e9, mais ils aident \u00e0 guider les ions m\u00e9talliques dans les m\u00e9sopores et les surfaces microporeuses. La distribution caract\u00e9ristique de la taille des pores du charbon actif est illustr\u00e9e \u00e0 la figure 2.<\/p>\n\n\n\n

Conditions de fonctionnement du charbon actif pour le fer<\/b><\/h2>\n\n\n\n

Le processus d'adsorption d\u00e9pend largement de diverses contraintes telles que le pH, le dosage du sorbant, la concentration initiale, le temps de contact et la temp\u00e9rature. L'effet de ces param\u00e8tres sur l'adsorption du fer par le charbon actif a \u00e9t\u00e9 \u00e9tudi\u00e9 en d\u00e9tail afin de d\u00e9terminer les conditions optimales.<\/p>\n\n\n\n

Le charbon actif a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9 pour exclure les ions Fe(II) de la phase aqueuse dans plusieurs gammes de pH allant de 2 \u00e0 6. On a constat\u00e9 qu'\u00e0 pH<3, l'efficacit\u00e9 d'\u00e9limination \u00e9tait la plus faible. \u00c0 mesure que la valeur du pH de la solution augmente, le pourcentage d'\u00e9limination augmente de mani\u00e8re significative, et le taux d'\u00e9limination maximal est atteint \u00e0 pH5,0.<\/p>\n\n\n\n

La quantit\u00e9 de fer adsorb\u00e9 sur le charbon actif augmente avec le temps de contact. En raison de la force motrice \u00e9lev\u00e9e entre l'adsorbant et les ions m\u00e9talliques en solution, la vitesse d'adsorption est rapide au cours des 90 premi\u00e8res minutes.<\/p>\n\n\n\n

Les sites d'adsorption sont accessibles au d\u00e9but, ralentissent et atteignent l'\u00e9quilibre vers 150 min. L'extension du temps de fonctionnement \u00e0 6 h n'a pas eu d'effet sur la concentration r\u00e9siduelle des ions m\u00e9talliques, ce qui indique que l'\u00e9quilibre a \u00e9t\u00e9 atteint \u00e0 150 min, apr\u00e8s quoi l'accumulation des ions ferreux rend difficile leur diffusion dans le sorbant. La r\u00e9sistance \u00e0 la diffusion augmente avec l'am\u00e9lioration du remplissage des micropores, ce qui contredit l'effet du temps de contact.<\/p>\n\n\n\n

L'\u00e9limination des ions m\u00e9talliques est un processus qui d\u00e9pend fortement de la concentration et qui peut \u00eatre consid\u00e9r\u00e9 comme un effet du transport de masse. L'adsorption est r\u00e9gul\u00e9e par la couverture monocouche des mol\u00e9cules sur les limites du charbon actif.<\/p>\n\n\n\n

Par cons\u00e9quent, le processus d'adsorption est initialement tr\u00e8s rapide. \u00c0 des concentrations plus \u00e9lev\u00e9es, les vides pr\u00e9sents \u00e0 la surface du carbone seront entour\u00e9s d'un plus grand nombre d'adsorbants. Par cons\u00e9quent, les ions m\u00e9talliques n'ont pas seulement \u00e9t\u00e9 adsorb\u00e9s par la monocouche sur la surface p\u00e9riph\u00e9rique de l'adsorbant de charbon actif, mais ont \u00e9galement diffus\u00e9 \u00e0 l'int\u00e9rieur des particules de charbon actif.<\/p>\n\n\n\n

Conclusion<\/b><\/h2>\n\n\n\n

Le charbon actif adsorbe pour \u00e9liminer l'impact du fer sur l'environnement. Bien que le fer soit un min\u00e9ral important pour l'homme, si la teneur en fer de l'eau d\u00e9passe un certain niveau, l'eau devient impropre \u00e0 la consommation, ce qui entra\u00eene divers troubles de la sant\u00e9. L'approvisionnement en eau potable est un besoin humain universel. C'est pourquoi il est essentiel de disposer de technologies efficaces et abordables pour utiliser le charbon actif dans le traitement de l'eau afin d'\u00e9liminer le fer de l'eau et de garantir la salubrit\u00e9 de l'eau potable.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Dans cette \u00e9tude, la technologie d'adsorption sur charbon actif a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9e pour traiter le fer dans l'eau. Au cours de l'exp\u00e9rience, la faisabilit\u00e9 de l'\u00e9limination des ions de fer par adsorption en discontinu et en lit fixe a \u00e9t\u00e9 \u00e9tudi\u00e9e.<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":7429,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"elementor_theme","format":"standard","meta":{"_uag_custom_page_level_css":"","footnotes":""},"categories":[45,39],"tags":[],"class_list":["post-7427","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-application","category-knowledge-uncategorized"],"uagb_featured_image_src":{"full":["https:\/\/activatedcarbon.net\/wp-content\/uploads\/2023\/03\/Activated-Carbon-for-Iron-Removal-1.png",1000,450,false],"thumbnail":["https:\/\/activatedcarbon.net\/wp-content\/uploads\/2023\/03\/Activated-Carbon-for-Iron-Removal-1-150x150.png",150,150,true],"medium":["https:\/\/activatedcarbon.net\/wp-content\/uploads\/2023\/03\/Activated-Carbon-for-Iron-Removal-1-300x135.png",300,135,true],"medium_large":["https:\/\/activatedcarbon.net\/wp-content\/uploads\/2023\/03\/Activated-Carbon-for-Iron-Removal-1-768x346.png",768,346,true],"large":["https:\/\/activatedcarbon.net\/wp-content\/uploads\/2023\/03\/Activated-Carbon-for-Iron-Removal-1.png",800,360,false],"1536x1536":["https:\/\/activatedcarbon.net\/wp-content\/uploads\/2023\/03\/Activated-Carbon-for-Iron-Removal-1.png",1000,450,false],"2048x2048":["https:\/\/activatedcarbon.net\/wp-content\/uploads\/2023\/03\/Activated-Carbon-for-Iron-Removal-1.png",1000,450,false],"trp-custom-language-flag":["https:\/\/activatedcarbon.net\/wp-content\/uploads\/2023\/03\/Activated-Carbon-for-Iron-Removal-1-18x8.png",18,8,true]},"uagb_author_info":{"display_name":"zhulincarbon","author_link":"https:\/\/activatedcarbon.net\/fr\/author\/zhulincarbon\/"},"uagb_comment_info":0,"uagb_excerpt":"In this study, activated carbon adsorption technology was used to treat iron in water. During the experiment, the feasibility of removing iron ions by batch and fixed bed adsorption was studied.","_links":{"self":[{"href":"https:\/\/activatedcarbon.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7427","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/activatedcarbon.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/activatedcarbon.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/activatedcarbon.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/activatedcarbon.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=7427"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/activatedcarbon.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7427\/revisions"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/activatedcarbon.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media\/7429"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/activatedcarbon.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=7427"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/activatedcarbon.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=7427"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/activatedcarbon.net\/fr\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=7427"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}