Titre : |
Adsorption des métaux lourds par l'argile cationique |
Type de document : |
texte imprimé |
Auteurs : |
DEBOUCHA, Djawida |
Année de publication : |
2012 |
Importance : |
1vol. 33f. |
Format : |
30cm. |
Catégories : |
Thèses & Mémoires:Chimie
|
Mots-clés : |
Adsorption,métaux,métaux lourds,argile,cationique |
Résumé : |
Les argiles sont des matériaux en plein développement, particulièrement intéressants en raison de l'amélioration de leurs propriétés physicochimiques, et de leur intérêt dans le domaine de l'adsorption.
Vu le grand intérêt accordé ces dernières années à ces matériaux caractérisés par des propriétés adsorbants intéressantes des métaux lourds dont la présence dans l'environnement constitue un danger. Nous avons voulu tester cette propriété sur une argile provenant de la région de Maghnia: la Montmorillonite avec des solutions de Pb(II), étant donnée que le métal plomb est considéré comme agent polluant très toxique.
Ainsi au cours de ce travail nous avons procédé à la modification de l'argile par la méthode d'échange cationique en la traitant par une solution NaCl 1 molaire pour l'obtention de la Montmorillonite sodique MMT-Na et par KCl 1 molaire pour l'obtention de la Montmorillonite potassique MMT-K. Ces matériaux synthétisés ont été caractérisés par : La Fluorescence X, la Diffraction des rayons X, la spectroscopie Infrarouge à transformé de Fourrier. Les analyses confirment la caractéristique de la Montmorillonite, sa structure tétraèdre-octaèdre-tétraèdre (TOT) et que l'échange cationique s'est produit à la suite du traitement de l'argile.
L’étude de l'adsorption de Pb(II) sur l'un ou l'autre des deux matériaux suivie par spectroscopie d'absorption atomique, a été réalisée en faisant varier: le pH, la masse de l'argile, l'agitation, le temps de contact et la température.
Il a été constaté à travers les résultats obtenus que l'adsorption de Pb(II) est fortement affectée par le pH de la solution. Ainsi un maximum d'adsorption des ions Pb(II) sur la MMT-Na et MMT-K a été réalisée à pH=10 pour une concentration en cation Pb(II) de 1,5 ppm. Une grande quantité d'adsorbant réduit l'instauration des sites d'adsorption, induisant une faible adsorption du métal en solution. Quant à l'effet du facteur d'agitation, un maximum d'adsorption a été observé à une vitesse de 500rpm.
L'étude cinétique de l'adsorption du plomb indique que l'équilibre pourrait être atteint dans les 80 premières minutes pour les deux matériaux (MMT-Na et MMT-K). la modélisation de la cinétique d'adsorption de Pb(II) sur les argiles préparés, montre que les résultats obtenus expérimentalement sont en bonne adéquation avec le modèle premier pseudo ordre(PPO).
L'étude de l'effet de la concentration en Pb(II) sur la MMT-Na et MMT-K à différentes températures (25,35 et 45°C) montre que la plus importante quantité de plomb adsorbée est observée sous la température 45°C pour les deux adsorbants, ce qui indique que la réaction de l'adsorption de Pb(II) sur la MMT-Na et MMT-K est endothermique.
L'influence de la concentration à différents température sur l'étude des équilibres montre que le modèle de Langmuir est le plus adéquat pour représenter les résultats expérimentaux de cette étude.
Enfin la détermination des fonctions thermodynamiques ΔH°,ΔS° et ΔG° a montré que dans l'ensemble, les valeurs de ΔG° sont négatives signifiant que ces processus sont spontanés. Pour ΔH° , nous avons des valeurs positives montrant, l'endothermicité des processus d'adsorption |
Note de contenu : |
Sommaire.
Introduction général ………………………………………………………………………………………1
Chapitre I : Etude bibliographique.
Introduction ………………………………………………………………………………………………………………………………2
I-les métaux lourds…………………………………………………………………………………………………………………….2
I-1- le plomb……………………………………………………………………………………………………………………………...3
II- l'argile …………………………………………………………………………………………………………………………………5
II-1. Structure et classification des argiles………………………………………………………………………………….6
II-2.Propriétés des argiles…………………………………………………………………………………………………………..6
II-2.a Colloidalité. ……..……………………………………………………………………………………………………………..6
II-2.b Dispersion. ………………………………….…………………………………………………………………………………..6
II-2.c Gonflement et hydratation.……….……………….……………………………………………………………………..6
II-2.d Capacité d'échange cationique CEC …………………………………………………………………………………7
II-2.e Surface spécifique ………………………………….………………………………………………………………………..7
III. la montmorillonite ………………………………………………………………….…………………………………………..8
Chapitre II: partie expérimentale et discussion des résultats
I-1. Méthode de synthèse et techniques de caractérisation de l’argile : Montmorillonite. …………10
I-1.a Synthèse des argiles Montmorillonite sodique et potassique : MMT-Na et MMT-K….....11
I- 1-b. Spectroscopie infrarouge à transformée de Fourrier (IRTF)……………….………………….…..13
I-1-c. Caractérisation par diffraction des rayons X……………………………………………………………….14
I-1-d. Caractérisation de la surface de l'argile par l’AFM………………………………………………….…16
II. Protocoles expérimentaux et conditions expérimentales de l’adsorption du plomb (II) ……….18
II-1.Méthode et appareil de dosage…………………………………………………………………………………………..18
II-2. 1 L’influence de pH initial sur l'adsorption……………………………………………………………………...19
II-2.2 Influence de la masse de l'adsorbant……………………………………………………………………….21
II-2. 3. L’effet de vitesse d’agitation…………………………………………………………………………………23
II-2.4 Cinétique d’adsorption de Pb II : Effet du temps de contact avec l'argile………………….24
II.2.5:Modélisation de la cinétique d'adsorption………………………………………………………………….25
II-5. Effet de la température…………………………………………………………………………………………………….28
II-5.1: Isotherme d’adsorption……………………………………………………………………………………………28
II-5.2 modélisation des isothermes………………………………………………………………………………….….31
II-6 Détermination des paramètres thermodynamiques: Les fonctions d'état: ΔH ,ΔG, ΔS, ……..31
II-6-1 Détermination de la constante de distribution KD …………………………………………………...32
II-6-2- Détermination des
ads H
,
ads S
et
ads G ………………………………………………………………..32 |
Côte titre : |
MACH/0003 |
Adsorption des métaux lourds par l'argile cationique [texte imprimé] / DEBOUCHA, Djawida . - 2012 . - 1vol. 33f. ; 30cm.
Catégories : |
Thèses & Mémoires:Chimie
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Mots-clés : |
Adsorption,métaux,métaux lourds,argile,cationique |
Résumé : |
Les argiles sont des matériaux en plein développement, particulièrement intéressants en raison de l'amélioration de leurs propriétés physicochimiques, et de leur intérêt dans le domaine de l'adsorption.
Vu le grand intérêt accordé ces dernières années à ces matériaux caractérisés par des propriétés adsorbants intéressantes des métaux lourds dont la présence dans l'environnement constitue un danger. Nous avons voulu tester cette propriété sur une argile provenant de la région de Maghnia: la Montmorillonite avec des solutions de Pb(II), étant donnée que le métal plomb est considéré comme agent polluant très toxique.
Ainsi au cours de ce travail nous avons procédé à la modification de l'argile par la méthode d'échange cationique en la traitant par une solution NaCl 1 molaire pour l'obtention de la Montmorillonite sodique MMT-Na et par KCl 1 molaire pour l'obtention de la Montmorillonite potassique MMT-K. Ces matériaux synthétisés ont été caractérisés par : La Fluorescence X, la Diffraction des rayons X, la spectroscopie Infrarouge à transformé de Fourrier. Les analyses confirment la caractéristique de la Montmorillonite, sa structure tétraèdre-octaèdre-tétraèdre (TOT) et que l'échange cationique s'est produit à la suite du traitement de l'argile.
L’étude de l'adsorption de Pb(II) sur l'un ou l'autre des deux matériaux suivie par spectroscopie d'absorption atomique, a été réalisée en faisant varier: le pH, la masse de l'argile, l'agitation, le temps de contact et la température.
Il a été constaté à travers les résultats obtenus que l'adsorption de Pb(II) est fortement affectée par le pH de la solution. Ainsi un maximum d'adsorption des ions Pb(II) sur la MMT-Na et MMT-K a été réalisée à pH=10 pour une concentration en cation Pb(II) de 1,5 ppm. Une grande quantité d'adsorbant réduit l'instauration des sites d'adsorption, induisant une faible adsorption du métal en solution. Quant à l'effet du facteur d'agitation, un maximum d'adsorption a été observé à une vitesse de 500rpm.
L'étude cinétique de l'adsorption du plomb indique que l'équilibre pourrait être atteint dans les 80 premières minutes pour les deux matériaux (MMT-Na et MMT-K). la modélisation de la cinétique d'adsorption de Pb(II) sur les argiles préparés, montre que les résultats obtenus expérimentalement sont en bonne adéquation avec le modèle premier pseudo ordre(PPO).
L'étude de l'effet de la concentration en Pb(II) sur la MMT-Na et MMT-K à différentes températures (25,35 et 45°C) montre que la plus importante quantité de plomb adsorbée est observée sous la température 45°C pour les deux adsorbants, ce qui indique que la réaction de l'adsorption de Pb(II) sur la MMT-Na et MMT-K est endothermique.
L'influence de la concentration à différents température sur l'étude des équilibres montre que le modèle de Langmuir est le plus adéquat pour représenter les résultats expérimentaux de cette étude.
Enfin la détermination des fonctions thermodynamiques ΔH°,ΔS° et ΔG° a montré que dans l'ensemble, les valeurs de ΔG° sont négatives signifiant que ces processus sont spontanés. Pour ΔH° , nous avons des valeurs positives montrant, l'endothermicité des processus d'adsorption |
Note de contenu : |
Sommaire.
Introduction général ………………………………………………………………………………………1
Chapitre I : Etude bibliographique.
Introduction ………………………………………………………………………………………………………………………………2
I-les métaux lourds…………………………………………………………………………………………………………………….2
I-1- le plomb……………………………………………………………………………………………………………………………...3
II- l'argile …………………………………………………………………………………………………………………………………5
II-1. Structure et classification des argiles………………………………………………………………………………….6
II-2.Propriétés des argiles…………………………………………………………………………………………………………..6
II-2.a Colloidalité. ……..……………………………………………………………………………………………………………..6
II-2.b Dispersion. ………………………………….…………………………………………………………………………………..6
II-2.c Gonflement et hydratation.……….……………….……………………………………………………………………..6
II-2.d Capacité d'échange cationique CEC …………………………………………………………………………………7
II-2.e Surface spécifique ………………………………….………………………………………………………………………..7
III. la montmorillonite ………………………………………………………………….…………………………………………..8
Chapitre II: partie expérimentale et discussion des résultats
I-1. Méthode de synthèse et techniques de caractérisation de l’argile : Montmorillonite. …………10
I-1.a Synthèse des argiles Montmorillonite sodique et potassique : MMT-Na et MMT-K….....11
I- 1-b. Spectroscopie infrarouge à transformée de Fourrier (IRTF)……………….………………….…..13
I-1-c. Caractérisation par diffraction des rayons X……………………………………………………………….14
I-1-d. Caractérisation de la surface de l'argile par l’AFM………………………………………………….…16
II. Protocoles expérimentaux et conditions expérimentales de l’adsorption du plomb (II) ……….18
II-1.Méthode et appareil de dosage…………………………………………………………………………………………..18
II-2. 1 L’influence de pH initial sur l'adsorption……………………………………………………………………...19
II-2.2 Influence de la masse de l'adsorbant……………………………………………………………………….21
II-2. 3. L’effet de vitesse d’agitation…………………………………………………………………………………23
II-2.4 Cinétique d’adsorption de Pb II : Effet du temps de contact avec l'argile………………….24
II.2.5:Modélisation de la cinétique d'adsorption………………………………………………………………….25
II-5. Effet de la température…………………………………………………………………………………………………….28
II-5.1: Isotherme d’adsorption……………………………………………………………………………………………28
II-5.2 modélisation des isothermes………………………………………………………………………………….….31
II-6 Détermination des paramètres thermodynamiques: Les fonctions d'état: ΔH ,ΔG, ΔS, ……..31
II-6-1 Détermination de la constante de distribution KD …………………………………………………...32
II-6-2- Détermination des
ads H
,
ads S
et
ads G ………………………………………………………………..32 |
Côte titre : |
MACH/0003 |
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