Removal of anionic dye from textile industries' effluents by using Tunisian clays as adsorbents. Ζeta potential and streaming-induced potential measurements

Abstract

In the present work, we have investigated the adsorption capacities of natural raw clays originated from Tunisia, such as those from Tabarka (a mixture of kaolinite and illite) and from Fouchana (a mixture of smectite, kaolinite, and illite), a standard kaolinite (KGa-2), and a palygorskite (PFl-1) for the removal of a reactive red dye (RR 120) usually found in textile industry effluents. Thus, batch adsorption experiments were performed and were tuned by varying different parameters such as adsorption contact time, aqueous phase pH, ionic strength, and initial dye concentration. In addition, zeta potential measurements allowed the determination of the electrical charge and of the dye behavior at the clay–water interface. Despite the fact that palygorskite has higher porosity and specific surface values, the amount of dye adsorbed on this clay is low in comparison to that of the other solid samples, regardless of the values of pH and ionic strength of the aqueous phase. On the other hand, a higher amount of adsorbed dye was observed on KGa-2, having the lowest specific surface area value. This sample, in comparison to smectite and fibrous clays, was found to be more efficient in the removal the anionic dye, and thus it can be used as an adsorbent for the treatment of effluents in the textile industry. Dans ce travail, nous avons étudié les capacités d'adsorption des argiles naturelles brutes originaires de Tunisie, telles que celles de Tabarka (mélange de kaolinite et d'illite), de Fouchana (mélange de smectite, kaolinite et illite), une kaolinite standard (KGa-2) et une palygorskite (PFl-1), pour éliminer un colorant rouge réactif (RR 120) présent dans les effluents de l'industrie textile. Ainsi, des expériences d'adsorption en batch ont été réalisées, examinant différents paramètres tels que le temps de contact adsorbant–adsorbat, le pH et la force ionique de la phase aqueuse, la concentration initiale en colorant. Par ailleurs, des mesures du potential zêta et du potentiel d’écoulement induit des différentes dispersions aqueuses en absence et en présence du colorant ont permis de déterminer la charge électrique et le comportement du colorant à l'interface argile–eau. Les résultats montrent que, malgré le fait que la palygorskite présente une porosité et une surface spécifique élevées, la quantité de colorant adsorbée sur cette argile est faible par rapport à celles des autres argiles, quelles que soient les valeurs de pH et de force ionique de la phase aqueuse. Par ailleurs, la quantité de colorant adsorbé la plus élevée a été observée sur la kaolinite (KGa-2), qui s'est avérée être l'adsorbant le plus efficace pour éliminer le colorant anionique et traiter les effluents de l'industrie textile. • The clay particles' efficiency in the dye removal from the textile effluents depends on the clay mineralogical composition. • Clay having largest specific surface area and porosity values has the lowest removal dye capacity. • Clay having lowest specific surface area and cationic exchange capacity values shows the highest removal dye capacity. • Dye adsorption on the clay results mainly from the electrostatic interaction occurring between the dye and the clay. • The adsorption process of the anionic dye on the clay is exothermic and more favourable at ambient temperature.