Eaux, Déchets & Environnement EDE4 du Décembre 2013 Agadir, Maroc

Présentation au sujet: "Eaux, Déchets & Environnement EDE4 du Décembre 2013 Agadir, Maroc"— Transcription de la présentation:

1 Eaux, Déchets & Environnement EDE4 du 18-20 Décembre 2013 Agadir, Maroc

2 Mécanisme de biosorption des cations Zn(II) par
Eaux, Déchets & Environnement EDE4 du Décembre 2013 Agadir, Maroc Mécanisme de biosorption des cations Zn(II) par une biomasse inactive de Streptomyces rimosus Dr Nadia BOUDRIES Universite de Liège, Gembloux Agro-Bio Tech. Laboratoire de qualite, sécurite et analyse des produits agroalimentaires Ecole Normale Supérieure de Kouba. Département de chimie. Laboratoire de recherche sur les produits bioactifs et valorisation de la biomasse

3 Rejets de métaux lourds
1. Introduction Rejets de métaux lourds Danger Organismes vivants environnement Toxicité Bioaccumulation

4 Traitement des effluents métallifères Méthodes conventionnelles
Précipitation Echange d’ions Floculation Electrodéposition Biosorption

5 Définition de la biosorption
La biosorption correspond soit à: l’adsorption d’éléments métalliques et des radionucleides dans les cellules l’adsorption ou complexation sur les parois cellulaires Les microorganismes: bactéries, champignons, levures, algues.

6 Domaine d’application de la biosorption
Détoxication des eaux usées métallifères, Décontamination des eaux usées radioactives, Récupération des métaux précieux en solutions diluées, Récupération des métaux dans les eaux de traitement des minerais. Avantage des procédés de biosorption Adsorption les métaux en très faibles concentrations, Adsorption sélectivement un métal, Sélectivité, Adsorption en présence de contaminants organiques ou minérals, Régénération du biosorbant, Valorisation facile des métaux adsorbé, Biosorbant disponible et bon marché. Procédés utilisés Batch, Lit fixe, Lit fluidisé.

7 Problématique et objectifs
Eaux résiduaires complexe d’electrolyse de zinc de ghazaouet + laveries du complexe minier Zn-Pb de kharset youcef et d’El Abed Coproduits du complexe d’antibiotique de Médéa Traitement des eaux métallifère par biosorption sur résidus de fermentation Une alternative qui concilie les contraintes techniques et économiques

8 2. Matériel et Méthodes 2.1 Matériel: 2.2 Essais:
Biomasse inactive prétraitée de streptomyces rimosus: bactérie mycélienne gram-positive du groupe des actinomycète , synthétise la streptomycine et l’oxytetracycline (4 à 5 T/100m3 de fermentation) 2.2 Essais: Biosorption de zinc(II) en batch dans les conditions optimales : Temps de contact: 4h pH libre T: 20°C Vitesse d’agitaion: 250 t/min Concentration du biosorbant: 0.3g/100ml Granulométrie: µm Concentration de zn(II): SAA de marque PERKIN ELMER modèle 3030B, λ=213.9nm

9 Adsorption en monocouche jusqu’à saturation des sites actifs
3. Résultats et Discussion 3.1 Equilibre de biosorption de Zn(II) sur la biomasse de S. rimosus Figure 1: Isotherme de biosorption de Zn(II) sur la biomasse de S. rimosus à 20°C Adsorption en monocouche jusqu’à saturation des sites actifs

10 Modèle de Langmuir: Modèle de Freundlich
Capacité ultime : qm= 27.4mg/g, Constante de dissociation KD=1.45 mM Modèle de Freundlich R2= 095 N= 0.68, K= 0.54

11 Acidification du milieu et augmentation de q Echange de cation
3.2 Evolution du pH au cours de la biosorption de Zn(II) sur la biomasse de S. rimosus Figure 2: Evolution du pH et de la capacité de biosorption de Zn(II) sur la biomasse de S. rimosus au cours du temps Acidification du milieu et augmentation de q Echange de cation Les groupement fonct. (amines, hydroxyles, carboxyles…) de la paroi libèrent les H+

12 Figure 3: Spectre infrarouge de la biomasse inactive de S. rimosus
Hydroxyles OH ( cm-1), Amines NH (1643 cm-1 amine secondaire, primaire masquée), Phosphorés (1155 cm-1 acide téchoïque)

13 3.3 Cinétique de biosorption de Zn(II) sur la biomasse de S. rimosus
Equilibre chimique est atteint après 3h Cinétique contrôlée par 6 étapes, la diffusion intra-granulaire et la diffusion à travers le film sont limitantes Log (qe-q)/qe =f(t) droite ordre 1 Kv= s-1 cinétique relativement lente

14 Le coefficient de transfert de matière externe βL
Figure 4: Détermination du coefficient de transfert de matière externe selon le modèle de R.T.M.E. et de McKAY Le coefficient de transfert de matière externe βL Modèle de R.T.M.E βL= m/s. Modèle de McKAY βL = m/s cinétique dépend de la diffusion intra-particulaire

15 3. 2 Thermodynamique de biosorption de Zn(II) sur la biomasse de S
3.2 Thermodynamique de biosorption de Zn(II) sur la biomasse de S. rimosus Equation de VANT’HOFF Ln Kc = ΔS°/R - ΔH°/RT ΔH° = Kcal/mole biosorption exothermique, la faible valeur biosorption physique ΔS° = cal/mole/K désordre relativement faible Figure 5: Détermination de ΔH° et de ΔS° de biosorption de Zn(II) sur la biomasse de S. rimosus

16 4. Conclusion et Perspectives
Le rendement d’élimination des cation métallique est de 75% L’isotherme de biosorption suit le modèle de monocouche de Langmuir et Freundlich et donne une capacité ultime de 27.4mg/g meilleure que celle obtenue par divers micro-organismes testés (Rhizopus arrhizus 13.4mg/g) La cinétique est d’ordre 1 et relativement lente à cause des phénomène de diffusion L a diffusion intra-particulaire est l’étape limitante Le biosorbant se comporte en partie comme un échangeur de cation Phénomènes mis en évidence sont l’adsorption et l’échange d’ion cependant la biosorption pourrait impliquer la compléxation et autres.

17 La biotechnologie avatar moderne apporte grâce à la biosorption
une alternative aux procédés de détoxication des eaux métallifères. Cette contribution a permis de monter les performances de rétention de Zn(II) de cette bactérie qui pourraient être améliorée par contrôle du pH, activation de la biomasse.

18 Merci de votre attention