Production of activated carbon derived from rice hulls using sugar cane bagasse as activating agent

Résumé

La contamination généralisée des ressources naturelles en eau par des polluants constitue un défi environnemental majeur. Ce mémoire explore le potentiel du charbon actif dérivé de coque de riz en tant qu’adsorbant viable pour l’élimination des contaminants des solutions aqueuses, en se concentrant spécifiquement sur le bleu de méthylène en tant que solution modèle. L’étude présente une analyse complète des cinétiques d’adsorption, des isothermes et de leurs implications pour la remédiation environnementale. Elle implique la gazéification de la balle de riz en utilisant la bagasse de canne à sucre, un autre sous-produit agricole économique, comme source de dioxyde de carbone CO2 dans un environnement riche en oxygène pour activer le carbone. Ce processus utilise une technique appelée méthode des deux creusets, qui réduit au minimum l’utilisation d’oxygène tout en utilisant le CO2 comme agent activateur. Cette approche améliore le développement du charbon actif en augmentant sa porosité et en lui conférant une importante surface spécifique, le rendant ainsi adapte à diverses applications de traitement. Les présents travaux ont montré que l’efficacité d’adsorption du bleu méthylène et de l’iode était maximale lorsque de la balle de riz a été soumises à un traitement chimique et physique avec HNO3 et NaOH 1N pendant 2 heures a 710◦C pendant 30 minutes, avec une vitesse de chauffage de 10◦C·min-1 et de la bagasse de canne a sucre comme agent activateur. Le charbon active dérivé de la balle de riz a présenté un nombre d’iode de 836 mg·g-1, taux d’élimination du bleu de méthylène a 94.1% et sa capacite d’adsorption a été rapportée à 285 mg·g-1 a une température de 25◦C. Les cinétiques d’adsorption ont été explorées en examinant le temps de contact et la concentration initiale du polluant. Les données expérimentales ont été ajustées a divers modèles cinétiques, notamment les modèles de pseudo-premier ordre, de pseudo-deuxième ordre, d’Elovich et de diffusion intraparticules. Les résultats d’adsorption du bleu de méthylène est en accord avec le modèle cinétique de pseudo-deuxième ordre (R² > 0.99), indiquant que la chimisorption est l’étape de contrôle. De plus, l’étude a évalué les isothermes d’adsorption en faisant varier les concentrations initiales du polluant. Les modèles d’isothermes de Langmuir, de Freundlich, de BET et de Temkin ont été appliques à l’ensemble de données. Le modèle d’isotherme de Langmuir a montré le meilleur ajustement (R² > 0.99), suggérant une adsorption en monocouche avec un nombre fini de sites d’adsorption. Cette recherche présente des implications pratiques pour la conception de systèmes de traitement de l’eau bases sur l’adsorption visant à éliminer les contaminants de l’eaux. Le charbon actif provenant de la balle de riz, renforce par l’utilisation de la bagasse de canne à sucre en tant qu’agent physique, émerge comme un adsorbant prometteur qui implique un minimum de contraintes techniques. Les recherches futures pourront se pencher sur les stratégies d’optimisation de la production de charbon actif et sur la conception de systèmes d’adsorption a plus grande échelle.

Date	23 févr. 2024
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Frédéric Monette (Directeur(-trice))