Elaboration des biosorbants, du charbon actif et d’un biocomposite à base de coques de fruit baobab (Adansonia digitata) : application à l’adsorption du phénobarbital, du bleu de méthylène et de l’orange II en solution aqueuse

Abstract

Le présent travail vise à évaluer et à comparer les performances d’adsorption des biosorbants de différentes tailles (B1, B2, B3) et du charbon actif (CA), tous dérivés des coques de baobab (adansonia digitata) vis-à-vis d’un produit pharmaceutique, le phénobarbital (PHB) ainsi que celles du biocomposite (CAB) et du biosorbant (B3) vis avis de deux colorants : le bleu de méthylène (BM) et l’orange II (O II). L’analyse IRTF a révélé la présence de plusieurs groupes fonctionnels (O-H, C=O, C=C et C-O-C) à la surface des biosorbants, indiquant leur forte affinité avec les composés organiques. La MEB a mis en évidence une porosité importante, essentielle à l’amélioration des performances d’adsorption. Par ailleurs, les résultats de DRX ont confirmé l’incorporation réussie du biosorbant B3 dans la matrice sodium alginate, comme en témoigne l’augmentation de l’intensité des pics de diffraction sans modification de leur position. Le biocomposite obtenu présente un taux de gonflement de 79,05 %, traduisant une excellente capacité de rétention d’eau, essentielle à la diffusion des polluants. L’optimisation des conditions de préparation du charbon actif par le plan composite centré, a permis la préparation selon les paramètres de température 332°C, 1 h 37 min de temps de résidence et un rapport d’imprégnation de 1.1 favorisant un développement significatif de la porosité. Les études d’équilibre et cinétiques d’adsorption du PHB en mode batch ont montré que le biosorbant B3 présente une affinité élevée pour le PHB, avec une capacité d’adsorption de 47,1 mg/g en 60 min, contre 43,6 mg/g pour le charbon actif. Pour l’adsorption des colorants organiques, CAB a montré une capacité d’adsorption de 48,92 mg/g et B3 de 48,32 mg/g pour une concentration initiale de BM de 50 mg/L. Pour l’orange II, les performances d’adsorption enregistrées sont de 22,78 mg/g pour CAB et 22,67 mg/g pour B3. L’étude de la force ionique, par l’ajout de sels (KCl et NaCl), a démontré une capacité d’adsorption plus élevée du composite comparé au biosorbant. L’analyse des cinétiques d’adsorption et la confrontation avec les résultats IRTF suggèrent un mécanisme d’adsorption par physisorption. Enfin, l’étude de régénération du CAB a montré qu’il peut être réutilisé au-delà de trois cycles, avec une perte d’efficacité limitée à 16 %. Ces résultats confirment que B3 est particulièrement efficace pour la séquestration du PHB, tandis que son dopage au sodium alginate a permis d’obtenir un biomatériau multifonctionnel combinant efficacité, durabilité et faible impact environnemental. Ainsi, CAB et B3 s’imposent comme des adsorbants prometteurs pour le traitement des polluants organiques présents dans les eaux usées.