Soutenance de thèse de Almaza ABI KHALIL

Les industries spécialisées dans le domaine du traitement de surfaces métalliques génèrent des effluents contaminés par des métaux comme le Cr, Zn, Ni, Cu … et des polluants inorganiques comme nitrates, nitrites et sulfates. Les travaux de recherche effectués durant cette thèse concernent le développement de composites innovants constitués d’hydroxydes doubles lamellaires (HDLs) et d’oxyde graphitique (OG). Les premiers sont utilisés pour la capture par intercalation interfoliaire des anions majeurs en raison de la charge structurelle portée par de tels matériaux du fait de substitutions isomorphiques. Quant à l’oxyde graphitique, chargé négativement pour des valeurs de pH supérieures au pHPZC, il est utilisé pour la capture par adsorption de surface des différents métaux cités précédemment. Le matériau composite est réalisé sous forme de billes hybrides par dispersion des adsorbants dans une matrice de chitosane (CS), un bio polymère naturel. Les HDLs carbonatés et chlorurés avec des rapports cationiques Co/Fe compris entre 2/2 et 10/2, ont été synthétisés en utilisant la méthode de co-précipitation à pH variable. Alors que l’OG a été synthétisé par voie chimique suivant la méthode de Hummers modifiée. Des billes de différentes compositions : chitosane pure (CS), chitosane et HDL (CS/ HDL), chitosane et OG (CS/OG), ainsi que CS/HDL/OG ont été élaborées en formulant un gel adapté. Pour l’élaboration des billes CS/HDL/OG, la poudre de chitosane est dissoute dans de l’acide acétique dilué puis l’OG dispersé par traitement ultra-sonique est ajouté et finalement les précurseurs de HDL (sel de métaux) sont ajoutés. Le gel est ensuite transféré dans une solution de soude afin de former les billes. Une étape de lavage est nécessaire pour faire baisser le pH dans les billes favorisant la formation des HDLs. La caractérisation physico-chimique a été réalisée sur les HDLs carbonatés ont montré l’obtention de phases bien cristallisées avec les rapports cationiques compris entre 2/2 et 8/2. Pour le rapport 10/2, une faible quantité d’impureté de type Co3O4 a été détectée. La spectroscopie FTIR et la spectroscopie d’absorption atomique ont permis de préciser la composition chimique des produits de synthèse en termes à la fois d’anions interfoliaires et de rapport Co/Fe. Cependant, les analyses EDX réalisées sur des particules individualisées ont montré que le rapport Co/Fe pouvait varier localement, spécifiquement pour les compositions 2/2 et 10/2. La capacité des matériaux à piéger des cations a été testée en ciblant le zinc. Les essais d’adsorption du Zn vis à vis des billes de CS/OG ont montré une capacité d’adsorption de Zn de 42,0 mg par g de OG. Cette dernière valeur est inférieure à la capacité de sorption du zinc sur l’oxyde graphitique seul qui s’élève à 65,1 mg/g. Cet abaissement de la capacité de capture est très probablement dû à l’interaction entre le CS chargé positivement et l’OG chargé négativement. Concernant la capture du zinc par les billes de CS/HDL/OG, la capacité de capture est de l’ordre de 64.4 mg de zinc par g d’OG présent dans la bille. La différence entre la quantité de zinc adsorbée par les billes de CS/OG et celle par les billes de CS/HDL/OG peut être reliée à l’effet tampon du HDL à un pH ≥ 8.0. Une évaluation de la capacité d’échange anionique des HDLs a été menée en étudiant la capacité de capture des sulfates, nitrates et nitrites par les HDLs chlorurés. Il apparait que l’affinité de ces matériaux pour les sulfates est supérieure à celle pour les nitrates et nitrites. L’étude de l’échange sur les billes de CS/HDLs et CS/HDLs/GO a montré un taux de capture des sulfates, des nitrates et nitrite supérieur à la capacité d’échange des HDLs présents dans les billes. Cela peut être expliqué par la présence du chitosane qui à pH=7 présente toujours des groupements chargés positivement susceptibles de participer à la capture des anions.