S'abonner à un flux RSS
 

Adsorption (HU)

De Wikibardig

Traduction anglaise : Adsorption

Dernière mise à jour : 27/01/2022

Ensemble de phénomènes concernant la fixation d'un produit à la surface d'un autre.

Attention : l'adsorption est un phénomène de surface qui ne doit pas être confondue avec l'absorption qui est une fixation dans la masse.

Sommaire

Importance du phénomène en hydrologie

Dans les milieux aquatiques pollués, l’adsorption est un processus important qui conditionne la répartition des polluants entre la phase liquide et la phase solide. Il joue donc un rôle majeur sur leur fixation, leur relargage éventuel et leur transport. L'évaluation de la facilité avec laquelle les polluants vont s'adsorber sur les particules est particulièrement importante dans les ouvrages d'infiltration. C'est en effet ce processus qui va conditionner la capacité du sol à prévenir la migration des polluants vers les couches profondes du sol et les eaux souterraines. L'adsorption est également utilisé dans les processus de dépollution des eaux.

Processus physico-chimiques en jeu

L'adsorption des polluants (en particulier métalliques) depuis la phase aqueuse peut impliquer des processus physiques et/ou chimiques mais également des échanges ioniques dans lesquels les ions solubles remplacent ceux qui font partie de la matrice minérale (par exemple dans les argiles). L'adsorption physique représente l'adhérence des polluants sur les surfaces externes des substances particulaires en raison des forces de Van der Waals. Une liaison plus forte due aux associations chimiques entre les ions ou les molécules résulte de la sorption chimique (chemisorption).

Modélisation de l'adsorption

La capacité d’adsorption d’une espèce chimique particulière sur une autre est généralement caractérisée par le rapport Kp entre la part adsorbée (exprimée en mol/kg) et la part dissoute (exprimée en mol/L). Ce coefficient de répartition est souvent utilisé dans les modèles de dispersion de polluants. Il n’est malheureusement pas constant et dépend de nombreux facteurs (pH, salinité, nature et taille des particules, etc.). La modélisation chimique des processus d'adsorption est presque toujours limitée aux interactions avec des phases solides pures. Malheureusement, les particules présentes dans les eaux naturelles ont un comportement souvent différent de celui prévu par les interprétations théoriques. En effet ce sont rarement des phases pures et elles sont souvent liées à de la matière organique et/ou inorganique naturelle qui peut influencer des processus de complexation.

Mesure de la capacité d'adsorption

La force liant les polluants à la surface des solides peut être évaluée expérimentalement en utilisant des techniques de spéciation. Pour les métaux, des méthodes d'extraction séquentielles ont été développés dans lesquelles des produits chimiques de plus en plus puissants sont utilisés pour extraire les métaux adsorbés. On appelle isotherme d'adsorption la courbe traduisant l'évolution de la quantité adsorbée par unité de masse d'adsorbant en fonction de la concentration du produit dans le fluide (figure 1) :


$ \frac{n_A}{m_S}=f(C_A) $

Avec :

  • $ n_A $ : nombre de moles adsorbées ;
  • $ m_S $ : masse d'adsorbant ;
  • $ C_A $ : concentration du produit dans le fluide.

Ces isothermes peuvent prendre différentes formes selon l'affinité entre d'adsorbant et l'adsorbat, le nombre de site d'adsorption, l'importance de l'absorption, etc. (voir figure 1).


Figure 1 : Exemples de formes possibles pour les isothermes d'adsorption en solution ; Source : Gilles et al (1974).

Utilisation du processus en épuration

De façon assez générale, la capacité d'adsorption d'un solide est sensiblement proportionnelle à la surface développée en contact avec l'eau. On peut donc utiliser des matériaux dits microporeux (charbon actif, zéolites, etc.), qui ont une très grande surface spécifique, pour piéger différents polluants organiques ou minéraux. Dans les stations d'épuration ce procédé est utilisé en traitement tertiaire, sur des effluents peu chargés en matières en suspension, de façon à éviter le colmatage rapide des matériaux adsorbants.

Bibliographie :

Pour en savoir plus :

Outils personnels