1

TPN4

ADSORPTION D'UN COLORANT SUR UNE

ARGILE

1. Principe

La bentonite est une varit d'argile appartenant au groupe des smectites de structure feuillete. Le motif (maille) structural est constitu d'une couche octadrique l'aluminium comprise entre deux couches ttradriques au silicium. La bentonite possde une grande surface spcifique due sa granulometrie trs fine. L'action principale de la bentonite consiste retenir par adsorption certains composs qui se trouvent dans l'eau sous forme dissoute.

2. Objectifs

Les expriences sont ralises sur une eau colore au bleu de mthylne. L'adsorbant est l'argile (bentonite) de granulometrie moyenne 1-2 m. Le volume ractionnel est obtenu partir de 500 cm3 d'eau du robinet additionne d'une concentration dfinie (10 mg/L) de colorant. Etude exprimentale de l'adsorption en fonction de la concentration en bentonite.

3. Conditions opratoires

Mme teneur massique Co initiale en colorant dans les six bchers : 5 ml de bleu de mthylne par 500 ml d'eau

Les quatre teneurs massiques m de bentonite imposer sont (en g/L) : 0,25 - 0,5 - 0,75 - 1 Attention : Divisez ces quantits par deux puisque vous n'utilisez que 500 ml de solution

Fixer la vitesse d'agitation 100 tr/min S'assurer que le matriel (verrerie) est propre (pour le passage au spectrophotomtre)

4. Protocole exprimental

1. Prparez le bleu de mthylne en ajoutant dans un bcher 0,050 g de poudre (pese sur la balance de prcision) 50 mL d'eau. Cette solution constitue la quantit de bleu de mthylne ncessaire tout

le TP.

2. Prparez les quatre bchers du jar test avec des solutions de 500 cm3 d'eau du robinet et de 2,5 mLde colorant.

3. Mettre en marche le colorimtre

Attendre 15 minutes pour la stabilisation de l'appareil

Mettre la cuve noire dans le compartiment de mesure Mettre le bouton droite sur transmittance (%T), l'appareil doit indiquer "0.00" Sinon appelez

le responsable du TP pour le rglage du zro

Enclencher le filtre correspondant 600 nm (Normalement les mesures doivent tre effectues 664 nm mais cette longueur d'onde n'est pas prvue sur le colorimtre).

Remplacer la cuve noire par une autre cuve de mesure remplie d'eau distille

A l'aide du bouton de gauche "Blanc", celui de droite toujours sur transmittance, rgler la valeur lue "100".

2

Votre appareil est maintenant prs 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 distille se trouve dans le compartiment de mesure. Le bouton droite doit tre maintenant fix sur absorbance.

4. Faire une mesure de l'absorbance de la solution initiale sans bentonite qui servira de rfrence. 5. Verser dans chaque bcher la quantit de bentonite pese l'aide de la balance de prcision, puis

dmarrez l'exprience d'adsorption en fixant la vitesse de rotation 100 tr/min pendant 1 heure. Les pales de l'agitateur doivent tre au tiers de la solution partir du bas.

6. Laisser dcanter suffisamment, Si la solution ne dcante pas bien la fin de la sance, vous la laisser reposer pendant la nuit et vous reviendrez le lendemain pour faire les mesures.

7. Pour chaque bcher et 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 bcher pour ne pas faire remonter les particules de bentonite en suspension ce qui fausserait la lecture de F absorbance. Effectuez les mesures demandes (cf. tableau 1).

8. Une fois toutes les mesures termines nettoyez tout le matriel l'eau savonneuse jusqu' limination totale des traces de bleu de mthylne, rincer les bchers et laisser scher.

1. Tracer la courbe d'talonnage en utilisant les donnes du tableau 2. 2. A partir de la courbe d'talonnage, dduire les concentrations l'quilibre Ce des quatre solutions

tudies

3. Tracez l'isotherme d'adsorption du colorant sur la bentonite Q = f(m)= (Co - Ce)/m, fates attention aux units.

4. Dterminer la capacit 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'quilibre Q ? Si oui quelle en serait la tendance ? 6. La raction s'effectuant en batch (systme ferm et parfaitement agit), quelle masse minimale de

bentonite faut-il utiliser pour rduire de 90% la coloration d'une tonne d'eau 5 mg/L de colorant.

Masse de bentonite (g) 0,25 0,5 0,75 1

Absorbance

Tableau 1. Evolution de l'absorbance des quatre suspensions l'quilibre

Concentration en bleu de

mthylne (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

Tableau 2. Donnes pour la courbe d'talonnage de l'absorbance du bleu de mthylne

Exploitation des rsultats et commentaires