SAAFA-76-MRRRCH
Techniques de caractérisation, Protocoles de synthèse et d’adsorption du Pb(II)
Pollution par les métaux lourds
On appelle métaux lourds les éléments métalliques naturels dont la masse volumique dépasse 5 g/cm3. Ils sont présents à l’état naturel dans les roches, l’eau, l’air et le sol. Ils sont également produits par les activités humaines, notamment les activités industrielles et minières. Ces derniers peuvent être d’origine organique ou inorganique (Garnier, 2005). Certains métaux sont des oligo-éléments essentiels à l’homme, en petites quantités, comme le cuivre, le zinc, le chrome et le nickel. Néanmoins, ils peuvent devenir toxiques à des doses plus importantes. D’autres métaux tel que le mercure, le plomb, le cadmium, l’arsenic,… peuvent être toxiques pour l’homme même à l’état de traces. Cependant, l’être humain est exposé à ces métaux par bioaccumulation, se concentrant sur les organes vitaux entraînant des pathologies aiguës ou chroniques. Ils peuvent affecter le système nerveux, les fonctions rénales, hépatiques et respiratoires (Fu et Wang, 2011; Monier et Abdel-Latif, 2013; Wang et col, 2016). 2. Normes et réglementation Selon les normes Algériennes de rejets d’effluents, les eaux usées collectées dans les réseaux urbains ou les eaux usées directement émises par les industries, ne doivent pas être rejetées dans un milieu récepteur naturel si elles ne respectent pas 93-160 du 10 juillet°les normes fixées par la réglementation. Le décret exécutif n 1993, du journal officiel de la république Algérienne, réglementant les rejets d’effluents liquides, article 2, définit un rejet d’effluents liquides industriels comme tout déversement, écoulement, jet et dépôt directe ou indirecte qui provient d’une 06-141 du 19 avril 2006, section 1,°activité industrielle. De plus, le décret exécutif n article 3 fixe les valeurs de ces rejets exprimées en termes de concentration des différents paramètres regroupées dans le Tableau Le Plomb dans l’environnement Le plomb est issu de la galène. C’est un métal bleuté, gris foncé et malléable. Il représente 0,002% de la croûte terrestre. Il est caractérisé par un point de fusion relativement faible et des propriétés mécaniques remarquables regroupées dans le Tableau 2. L’exposition au plomb et sa toxicité ont fait l’objet de plusieurs recherches démontrant le degré de pollution causé par cet élément (Kavak, 2013; Arar, 2014; Benkhatou et col, 2015; Iyer et col, 2015; Huang et col, 2016). En effet, les anciens écrits attestent la maitrise de son extraction, sa présence et son utilisation en céramique, en construction de réseaux de distribution d’eau du temps des Egyptiens, des Grecs et des Romains (Garnier, 2005). Les propriétés physico-chimiques du plomb: sa malléabilité, sa facilité d’extraction, son bas point de fusion ainsi que sa grande disponibilité en ont fait métal de prédilection pour la fabrication et la production d’un nombre important de produits, allant des pigments de peintures pour céramique à la tuyauterie, jusqu’à son utilisation dans certains produits cosmétiques. En effet, le plomb est utilisé en tant qu’antidétonant pour les carburants automobiles, pour la fabrication de batteries d’accumulateurs et pour la protection contre la corrosion. Ces propriétés ont ainsi permis son utilisation comme anticorrosif dans la tuyauterie d’eaux, la couverture de toits, de terrasses, de balcons, pour l’isolation contre le bruit et les vibrations, la protection de câbles, de fils d’acier ou de lignes téléphoniques. En alliage avec d’autres métaux, il permet de produire des fils et des bâtons de soudure (Pb/Sn), des caractères d’imprimerie (Pb/Sb), des bronzes à ciseler, des projectiles de munitions. Il est utilisé dans la production de matériels de radioprotection. Ainsi que pour la production de peintures, d’encres, d’émaux, de matières plastiques, de colorants capillaires et en verrerie, notamment pour la production de cristal (Garnier, 2005).
Toxicité du plomb
Le plomb n’a aucun rôle physiologique connu chez l’homme, sa présence dans l’organisme témoigne donc toujours d’une contamination. A l’état normal, le milieu biologique de l’homme contient une quantité faible mais non négligeable. Synthèse bibliographique Chapitre I 8 C’est un toxique cumulatif. Il pénètre dans l’organisme par plusieurs voies (Garnier, 2005): • la voie cutanée ; • la voie digestive essentiellement via les aliments et l’eau de boisson ; • la voie aérienne (inhalation des poussières atmosphériques contaminées). C’est la voie la plus dangereuse car le plomb atteint directement la circulation sanguine (Faure, 2000) ; • la voie trans-placentaire. Le transfert placentaire s’effectue dès la 12ème semaine de la grossesse. La concentration du plomb dans le sang du cordon ombilical est voisine de la plombémie sanguine de la mère. Par ailleurs, il diffuse rapidement via la circulation sanguine dans les différents organes comme le cerveau et les tissus fortement calcifiés. La mesure de la plombémie reste la référence en matière de recherche d’intoxication au plomb, bien qu’elle ne reflète que l’intoxication momentanée. Toutefois, des mesures d’accumulation dans le tissu osseux, par exemple par fluorescence, ou dans les dents ou les cheveux, sont intéressantes comme marqueurs d’exposition cumulée et plus proches de l’exposition réelle (Faure, 2000). En outre, les symptômes cliniques de l’intoxication au plomb deviennent apparents (Tableau 3), dans le cas général, lorsque la plombémie avoisine 400 à 700 μg/L (Faure, 2000). Cependant chez les jeunes enfants, les effets deviennent visibles lorsque la plombémie se rapproche de 100 μg/L (Bellinger, 2004), mais cette estimation reste extrêmement variable. Par conséquent, on peut noter le saturnisme qui est une maladie potentiellement grave. Elle correspond à une intoxication par le plomb. Elle peut se révéler sous deux formes cliniques: • Un saturnisme aiguё provoque des coliques et des encéphalites accompagnées parfois d’ataxie, de convulsions, de coma et même de décès (Carrier et col, 2012). • Un saturnisme chronique peut entraîner chez l’enfant une déficience de son développement intellectuel, des problèmes de comportement, une altération de la fonction auditive et une perturbation de la croissance
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Table des matières
Introduction générale
Chapitre I: Synthèse bibliographique
I.1 Pollution par les métaux lourds
1. Généralités
2. Normes et réglementation
I.2 Le Plomb dans l’environnement
1. Toxicité du plomb
2. Propagation et devenir du Plomb dans l’environnement
3. Règlements et recommandations
4. Techniques d’élimination du Plomb
I.3 Les polysilicates en feuillets
Introduction Z
1. Synthèse des polysilicates en feuillets
2. Structure et composition des polysilicates lamellaires
3. Chimie des polysilicates lamellaires
4. Application des polysilicates en feuillets dans l’élimination des polluants
5. Adsorption des polysilicates en feuillets
I.4 Conclusion
Chapitre II: Techniques de caractérisation, Protocoles de synthèse et d’adsorption du Pb(II)
Introduction
II.1 Techniques de caractérisation
1. Diffraction des rayons X (DRX
2. Spectrométrie infrarouge (FTIR
3. La microscopie électronique à balayage (MEB
4. Les analyses thermiques gravimétriques (ATD-ATG
5. Analyse chimique
6. Mesure de la capacité d’échange cationique de la magadiite-Na
7. Détermination du point de charge nulle (PCN
8. Spectrométrie d’absorption atomique
II.2 Réactifs
II.3 Protocoles de synthèse
1. Protocole de synthèse de la magadiite-Na
2. Protocole de synthèse de la magadiite-Na intercalée par les dérivés de thiourées
II.4 Protocole expérimental de l’adsorption du plomb
2. Détermination de la masse optimale des matériaux
3. Détermination du temps optimal d’élimination du plomb
4. Etude de l’effet du pH
Table des matières
5. Protocole expérimental des isothermes d’adsorption
II.5 Conclusion
Chapitre III: Synthèse et caractérisation des matériaux
Introduction
III.1 Synthèse et caractérisation de la magadiite-Na
1. Analyse par diffraction de rayons X (DRX) de la magadiite-Na
2. Spectroscopie infrarouge (IR) de la magadiite-Na
3. Microscope électronique à balayage (MEB) de la magadiite-Na
4. Analyse thermique gravimétrique (ATD-ATG) de la magadiite-Na
5. Analyse chimique de la magadiite-Na
6. Mesure de la capacité d’échange cationique de la magadiite-Na
III.2 Synthèse et caractérisation de la magadiite-Na intercalée par les dérivés de
thiouree TMMe et TMM
1. Analyse par diffraction de rayons X de la Mag/TMMe et Mag/TMM
2. Spectroscopie infrarouge (FTIR) de la Mag/TMMe et Mag/TMM
3. Microscope électronique à balayage (MEB) de la Mag/TMMe et Mag/TMM
4. Analyse chimique de la Mag/TMMe et Mag/TMM
5. Analyse thermique gravimétrique (ATG-TD) de la Mag, Mag/TMMe et Mag/TMM
6. Détermination du pH au point de charge nulle (pH PZC
III.3 Conclusion
Chapitre IV: Application à l’adsorption du Plomb
Introduction
IV.1 Détermination des paramètres influençant l’adsorption du plomb
1. Effet du temps de contact et du pH sur l’adsorption du Pb2+ par la Mag, Mag/TMMe et
Mag/TMM
2. Détermination de la masse optimale pour la Mag, Mag/TMMe et Mag/TMM.
3. Effet de la concentration initiale
IV.2 Modèles cinétiques
1. Modèle du pseudo-premier-ordre (Equation de Lagergren) pour la Magadiite « Mag »
2. Modèle pseudo-second-ordre (Ho et Mc Kay) pour la Magadiite
3. Modèle de diffusion intra-particulaire pour la Magadiite
4. Modèle du pseudo-premier-ordre (Equation de Lagergren) pour la Mag/TMMe
5. Modèle pseudo-second-ordre (Ho et Mc Kay) pour la Mag/TMMe
6. Modèle de diffusion intra-particulaire pour la Mag/TMMe
7. Modèle du pseudo-premier-ordre (Equation de Lagergren) pour la Mag/TMM
8. Modèle pseudo second ordre (Ho et Mc Kay) pour la Mag/TMM
9. Modèle de diffusion intra-particulaire pour la Mag/TMM
IV.3 Isothermes d’adsorption
1. Isotherme d’élimination du Pb2+ par la Magadiite-Na
2. Isotherme d’élimination du Pb2+ par la Mag/TMMe
3. Isotherme d’élimination du pb2+ par la Mag/TMM
Table des matières
IV.4 Conclusion
Conclusion générale
Perspectives
Références bibliographique
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