Élimination du carbone organique total (COT) de l’eau de lessive en modifiant des pommes de pin de la famille des Cupressaceae

Hafyana, Said (2020). Élimination du carbone organique total (COT) de l’eau de lessive en modifiant des pommes de pin de la famille des Cupressaceae. Thèse de doctorat électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Le carbone organique total (COT) est une préoccupation théoriquement liée à tous les composés organiques. L’efficacité d’élimination du carbone organique dans le traitement de l’eau de lessive a été utilisée par un biomatériau combiné à une adsorption chimique et une séparation physique. L’objectif de ce travail était d’étudier le potentiel d’une pomme de pin naturelle et modifiée comme alternative à faible coût pour éliminer le Carbone Organique Total (COT) d’une solution aqueuse. La première étape de la méthodologie était de tester les capacités adsorbantes des Pommes de Pin Naturel (PPN) en utilisant un traitement dans différentes conditions. Ensuite, la modification de la surface par rayonnement micro-ondes a été réalisée. La réalisation expérimentale a été effectuée en utilisant la poudre de charbon actif de Pomme de Pin (PCAP) disponible comme adsorbant de remplacement pour la caractérisation et l’élimination du Carbone Organique Total (COT) des solutions aqueuses de lessive. L’acide phosphorique comme facteur activé et le four micro-ondes comme source de chauffage ont été appliqués dans cette recherche. Le spectre de diffraction des rayons X (DRX), la spectrométrie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF), les isothermes d’adsorption désorption d’azote et la surface spécifique de Brunauer – Emmett – Teller et la microscopie électronique à balayage (MEB) ont été utilisés pour étudier les propriétés de surface de la PCAP. L’utilisation de l’irradiation par micro-ondes entraîne une diminution du temps de fonctionnement, des économies et un chauffage homogène des échantillons, par opposition au chauffage au four. Les effets des méthodes thermiques, de la concentration de H3PO4, de la puissance de rayonnement microondes, du temps de rayonnement micro-ondes, de la température, de la concentration initiale en COT, du dosage de PCAP, du pH de la solution primaire et du temps de trempage ont été étudiés expérimentalement par la méthode des lots pour estimer la capacité d’adsorption, la cinétique et l’équilibre. La composition chimique de la PCAP avant et après la forme modifiée est discutée en relation avec les résultats DRX, IRTF, MEB et de surface spécifique. Les résultats ont révélé que la surface et la composition chimique des échantillons PCAP étaient modifiées par H3PO4 sous rayonnement micro-ondes. Les résultats expérimentaux ont montré qu’une augmentation de la capacité d’adsorption et de l’efficacité d’élimination du COT avait lieu à un pH basique et à une concentration de 20% de H3PO4. Le processus d’absorption du COT suivait la cinétique de pseudo-premier ordre et était mieux représenté par l’isotherme de Langmuir. Des études thermodynamiques ont révélé que l’adsorption du COT sur la poudre de charbon actif de pomme de pin (PCAP) était exothermique. Les résultats ont montré que la pomme de pin a été utile comme matériau de remplacement à faible coût pour l’élimination du COT de l’eau de lessive.

Titre traduit

Elimination of total organic carbon (COT) from laundry water by modifying pine cones from the Cupressaceae family

Résumé traduit

Total organic carbon (TOC) is a concern theoretically linked with all organic compounds. The removal efficiency of organic carbon in the treatment of laundry water was used by biomaterial combined with chemical adsorption and physical separation. The objective of this work was to investigate the potential of a natural and modified pine cone as an alternative low-cost to remove total organic carbon (TOC) from aqueous solution. Testing the adsorbent capabilities of natural pine cones using treatment under different conditions started the methodological steps. Then, the modification of surface area by microwave radiation was performed. Experimental realization was carried out using available activated carbon pine cone powder (ACPP) as alternative adsorbent for characterized and removal of total organic carbon (TOC) from laundry aqueous solutions. Phosphoric acid as an activated factor and microwave as heating source were applied in this research. X-ray diffraction spectrum (XRD), Fourier transform infrared spectrometry (FTIR), nitrogen adsorption–desorption isotherms and Brunauer–Emmett–Teller specific surface area and field emission scanning electron microscopy (SEM) were used to study the surface properties of the ACPP. Using microwave irradiation gives rise to decrease of operation time, savings and homogeneous heating of samples, as opposed to furnace heating. The effects of heat methods, H3PO4 concentration, microwave radiation power, microwave radiation time, temperature, initial TOC concentration, ACPP dosage, primary solution pH and soaking time were experimentally studied by batch method to estimate the adsorption capacity, kinetics and equilibrium. The chemical composition of ACPP before and after the modified form is discussed in relation to the XRD, FTIR, SEM and specific surface area results. The results revealed that the surface and chemical composition of ACPP samples was modified by H3PO4 under microwave radiation. Experimental outcomes displayed that increasing in the adsorption capacity and removal efficiency of TOC took place at basic pH and concentration of 20% of H3PO4. The TOC uptake process followed the pseudo-first-order kinetic and was best represented by the Langmuir isotherm. Thermodynamic studies revealed that TOC adsorption on ACPP was exothermic. The results showed that pine cone has been useful as a low-cost alternative material for the removal of TOC from laundry water.

Type de document:	Mémoire ou thèse (Thèse de doctorat électronique)
Renseignements supplémentaires:	"Thèse présentée à l’École de technologie supérieure comme exigence partielle à l’obtention du doctorat en génie". Comprend des références bibliographiques (pages 93-102).
Mots-clés libres:	pommes de pin, eau de lavage, carbone organique total, adsorption, charbon actif, micro-ondes, biomatériau
Directeur de mémoire/thèse:	Directeur de mémoire/thèse Hausler, Robert
Programme:	Doctorat en génie > Génie
Date de dépôt:	14 juin 2021 17:06
Dernière modification:	03 nov. 2021 15:02
URI:	https://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2657

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