Exploring organo-bentonite adsorption properties for biphenyl removal from organic-aqueous media: kinetic study and industrial perspective
Résumé
Biphenyl, a frequently encountered and resilient compound in wastewater, proves resistant to conventional treatment methods because of its enduring nature. It forms the structural basis for persistent organic pollutants such as PCBs. In this study, we explored the adsorption of biphenyl in an organo-aqueous medium using both natural (Bent) and organomodified (CTAB-Bent) bentonite clay. Our objective was to highlight its potential for biphenyl wastewater treatment. We analyzed the physicochemical and textural properties of these clays through FTIR, XRF, XRD, SEM, BET method, and Zeta potential measurements. Impressively, these materials exhibited remarkable biphenyl adsorption capacity under acidic conditions, with Bent achieving 60% removal and CTAB-Bent an impressive 91%. We investigated the adsorption kinetics using first-order and pseudo-second-order models and assessed isotherm data with the Langmuir, Freundlich, and Langmuir-Freundlich (sips) equations. The Langmuir model, at pH 3, proved optimal, with high accuracy (R²) and minimal error (RMSE) values (0.997 and 1.20, respectively). Clay nature significantly influenced pollutant uptake efficiency, confirming the efficacy of the selected bio-based clay. We propose a protocol adaptable for industrial-scale applications.
Le biphényle, un composé fréquemment rencontré dans les eaux usées, résiste aux méthodes de traitement conventionnelles en raison de sa nature durable. Il constitue la base structurelle des polluants organiques persistants tels que les PCB. Dans cette étude, nous avons exploré l'adsorption du biphényle dans un milieu organo-aqueux en utilisant de l'argile bentonitique naturelle (Bent) et organomodifiée (CTAB-Bent). Notre objectif était de mettre en évidence son potentiel pour le traitement des eaux usées contenant du biphényle. Nous avons analysé les propriétés physicochimiques et texturales de ces argiles par FTIR, XRF, XRD, SEM, méthode BET et mesures du potentiel Zeta. De manière impressionnante, ces matériaux ont montré une remarquable capacité d'adsorption du biphényle dans des conditions acides, le Bent atteignant 60 % d'élimination et le CTAB-Bent un taux impressionnant de 91 %. Nous avons étudié la cinétique d'adsorption à l'aide de modèles du premier ordre et du pseudo-second ordre et évalué les données isothermes à l'aide des équations de Langmuir, de Freundlich et de Langmuir-Freundlich (sips). Le modèle de Langmuir, au pH 3, s'est avéré optimal, avec des valeurs élevées de précision (R²) et d'erreur minimale (RMSE) (0,997 et 1,20, respectivement). La nature de l'argile a influencé de manière significative l'efficacité de l'absorption des polluants, confirmant l'efficacité de l'argile biosourcée sélectionnée. Nous proposons un protocole adaptable à des applications à l'échelle industrielle.
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