Titre :	Synthèses et caractérisation des hydroxydes doubles lamellaires (HDL) et application dans la sorption de colorant
Type de document :	document électronique
Auteurs :	KEFIF Fatima, Auteur ; BETTAHAR Nourredine, Directeur de thèse
Année de publication :	2010
Importance :	124 p.
Accompagnement :	CD
Langues :	Français (fre)
Catégories :	CHIMIE:Matériaux Mixtes
Mots-clés :	hydroxydes,HDL,doubles lamellaires ,
Résumé :	L'utilisation abusive de produits chimiques d’origine organique et minérale constitue actuellement un problème majeur de toxicologie environnementale. Les conséquences peuvent être très graves si l’homme, premier responsable de cette pollution, n’interviendrait pas pour résoudre ce problème. Ainsi, divers laboratoires de recherche travaillent à mettre en œuvre de nouveaux matériaux utilisés comme dépolluants. La connaissance de ces matériaux, leur domaine d’utilisation, leurs propriétés et les conditions de leur mise en forme ainsi que leur modification peuvent avoir un impact positif dans la dépollution. Parmi ces matériaux, les hydroxydes doubles lamellaires (HDL) dont leur synthèse est peu coûteuse, avec un champ d'application assez large avec des propriétés reconnues. Leur structure découle de celle de la brucite, Mg(OH)2, où des métaux MII et MIII sont forment un réseau hexagonal dans un plan médian. Les groupements hydroxyles prennent place de part et d’autre de ce plan pour former l’environnement octaédrique des cations métalliques. Ces octaèdres associés par des arêtes conduisent à des feuillets hydroxylés compacts et chargés positivement en proportion du taux de substitution en métal trivalent, soit: Dans un HDL, une partie des cations divalents est remplacée par des cations trivalents entraînant un excédent de charges positives au niveau des feuillets ; cet excédent est compensé par les charges négatives d’anions intercalés dans les inter-feuillets. La grande variété des associations de cations divalents, trivalents et d’anions pouvant être insérés dans la structure donne un grand nombre de nouveaux matériaux. Le travail réalisé, dans le cadre de ce mémoire, est une contribution dans la mise au point d’une méthode simple de traitement des eaux polluées par l’exploitation de plusieurs types de matrices adsorbantes dans l’élimination d’un colorant de l’industrie textile à savoir le bleu d’Evans. Les adsorbants que nous avons utilisés sont les hydroxydes doubles lamellaires (HDL), des matériaux assez faciles à synthétiser (généralement sous forme de poudre), ne sont pas toxiques et peu coûteux. En outre, ils présentent des propriétés très intéressantes d’échange anionique, d’adsorption et de porosité, qui permettent d’envisager l’intercalation d’une grande variété d’anions (inorganiques ou bio-organiques) et le piégeage ou l’immobilisation d’espèces diverses, chimiques ou biochimiques. L’étude du piégeage de polluants organiques par ces argiles synthétiques abouti souvent à une mise en œuvre du matériau selon sa composition et sa morphologie «à la demande», ce qui permet une mise en évidence des différents mécanismes d’interaction à l’interface solide/liquide. Dans la deuxième partie, nous présentons les résultats expérimentaux de la synthèse des hydroxydes doubles lamellaires carbonatés [Al-Cu-CO3], [Co-Al-CO3] et [CuCo-Al-CO3], selon les rapports molaires pour le premier et , pour les deux autres respectivement. La méthode de synthèse utilisée est la coprécipitation. Les matériaux ont ensuite subi un traitement de calcination aux températures 350°C, 450°C et 500°C. Les HDL synthétisés correspondent bien au type d’argile anionique attendu et la diffarction des RX a révélé une assez bonne cristallinité des solides pour le rapport molaire R=2. D’autres techniques de caractérisation ont aussi été utilisées, la spectroscopie infra rouge (FTIR) et les analyses thermiques (ATG et ATD). Ces matériaux ont été mis en œuvre dans une application d’élimination d’un colorant "bleu d’Evans" en solution aqueuse. Lors des expériences de fixation du colorant sur les matériaux, plusieurs paramètres qui ont une influence sur la capacité d’élimination du colorant ont été examinés. Les investigations ont notamment portés sur les cinétiques d’adsorption, les isothermes, l’effet de pH de la solution, les températures de calcination et la quantité de matériau. L’étude comparative des paramètres d’adsorption du colorant sur les HDL et leurs produits calcinés révèle une grande capacité de sorption sur les matériaux calcinés. Les résultats des données cinétiques et des isothermes d’adsorption du colorant sur les matériaux obéissent au modèle cinétique du pseudo-second ordre et au modèle d’isotherme de Langmuir. Le taux d’élimination du colorant sur les solides calcinés est rapide et atteint des valeurs importantes au bout de 30 minutes pour tous les matériaux avec un taux d’élimination autour de 95% pour les matériaux calcinés. Cette étude a permis de conclure que les hydroxydes doubles lamellaires carbonatés [Al-Cu-CO3], [Co-Al-CO3] et [CuCo-Al-CO3] et notamment leurs produits de calcination peuvent bien être utilisés dans des processus de purification des eaux usées par adsorption.

Synthèses et caractérisation des hydroxydes doubles lamellaires (HDL) et application dans la sorption de colorant [document électronique] / KEFIF Fatima, Auteur ; BETTAHAR Nourredine, Directeur de thèse . - 2010 . - 124 p. + CD.
Langues : Français (fre)

Catégories :	CHIMIE:Matériaux Mixtes
Mots-clés :	hydroxydes,HDL,doubles lamellaires ,
Résumé :	L'utilisation abusive de produits chimiques d’origine organique et minérale constitue actuellement un problème majeur de toxicologie environnementale. Les conséquences peuvent être très graves si l’homme, premier responsable de cette pollution, n’interviendrait pas pour résoudre ce problème. Ainsi, divers laboratoires de recherche travaillent à mettre en œuvre de nouveaux matériaux utilisés comme dépolluants. La connaissance de ces matériaux, leur domaine d’utilisation, leurs propriétés et les conditions de leur mise en forme ainsi que leur modification peuvent avoir un impact positif dans la dépollution. Parmi ces matériaux, les hydroxydes doubles lamellaires (HDL) dont leur synthèse est peu coûteuse, avec un champ d'application assez large avec des propriétés reconnues. Leur structure découle de celle de la brucite, Mg(OH)2, où des métaux MII et MIII sont forment un réseau hexagonal dans un plan médian. Les groupements hydroxyles prennent place de part et d’autre de ce plan pour former l’environnement octaédrique des cations métalliques. Ces octaèdres associés par des arêtes conduisent à des feuillets hydroxylés compacts et chargés positivement en proportion du taux de substitution en métal trivalent, soit: Dans un HDL, une partie des cations divalents est remplacée par des cations trivalents entraînant un excédent de charges positives au niveau des feuillets ; cet excédent est compensé par les charges négatives d’anions intercalés dans les inter-feuillets. La grande variété des associations de cations divalents, trivalents et d’anions pouvant être insérés dans la structure donne un grand nombre de nouveaux matériaux. Le travail réalisé, dans le cadre de ce mémoire, est une contribution dans la mise au point d’une méthode simple de traitement des eaux polluées par l’exploitation de plusieurs types de matrices adsorbantes dans l’élimination d’un colorant de l’industrie textile à savoir le bleu d’Evans. Les adsorbants que nous avons utilisés sont les hydroxydes doubles lamellaires (HDL), des matériaux assez faciles à synthétiser (généralement sous forme de poudre), ne sont pas toxiques et peu coûteux. En outre, ils présentent des propriétés très intéressantes d’échange anionique, d’adsorption et de porosité, qui permettent d’envisager l’intercalation d’une grande variété d’anions (inorganiques ou bio-organiques) et le piégeage ou l’immobilisation d’espèces diverses, chimiques ou biochimiques. L’étude du piégeage de polluants organiques par ces argiles synthétiques abouti souvent à une mise en œuvre du matériau selon sa composition et sa morphologie «à la demande», ce qui permet une mise en évidence des différents mécanismes d’interaction à l’interface solide/liquide. Dans la deuxième partie, nous présentons les résultats expérimentaux de la synthèse des hydroxydes doubles lamellaires carbonatés [Al-Cu-CO3], [Co-Al-CO3] et [CuCo-Al-CO3], selon les rapports molaires pour le premier et , pour les deux autres respectivement. La méthode de synthèse utilisée est la coprécipitation. Les matériaux ont ensuite subi un traitement de calcination aux températures 350°C, 450°C et 500°C. Les HDL synthétisés correspondent bien au type d’argile anionique attendu et la diffarction des RX a révélé une assez bonne cristallinité des solides pour le rapport molaire R=2. D’autres techniques de caractérisation ont aussi été utilisées, la spectroscopie infra rouge (FTIR) et les analyses thermiques (ATG et ATD). Ces matériaux ont été mis en œuvre dans une application d’élimination d’un colorant "bleu d’Evans" en solution aqueuse. Lors des expériences de fixation du colorant sur les matériaux, plusieurs paramètres qui ont une influence sur la capacité d’élimination du colorant ont été examinés. Les investigations ont notamment portés sur les cinétiques d’adsorption, les isothermes, l’effet de pH de la solution, les températures de calcination et la quantité de matériau. L’étude comparative des paramètres d’adsorption du colorant sur les HDL et leurs produits calcinés révèle une grande capacité de sorption sur les matériaux calcinés. Les résultats des données cinétiques et des isothermes d’adsorption du colorant sur les matériaux obéissent au modèle cinétique du pseudo-second ordre et au modèle d’isotherme de Langmuir. Le taux d’élimination du colorant sur les solides calcinés est rapide et atteint des valeurs importantes au bout de 30 minutes pour tous les matériaux avec un taux d’élimination autour de 95% pour les matériaux calcinés. Cette étude a permis de conclure que les hydroxydes doubles lamellaires carbonatés [Al-Cu-CO3], [Co-Al-CO3] et [CuCo-Al-CO3] et notamment leurs produits de calcination peuvent bien être utilisés dans des processus de purification des eaux usées par adsorption.