Développement et mise en oeuvre de nouveaux matériaux adsorbants d'anions à base de ferrihydrite ou d'Hydroxydes Doubles Lamellaires intégrés dans un gel d'alginate
(Document en Français)
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- Auteur
- Zhao Lulu
- Date de soutenance
- 20-12-2016
- Directeur(s) de thèse
- Basly Jean-Philippe - Baudu Michel
- Président du jury
- Deluchat Véronique
- Rapporteurs
- Villaescusa Isabel - Wolbert Dominique
- Membres du jury
- Basly Jean-Philippe - Baudu Michel - Bee-Debras Agnès
- Laboratoire
- GRESE - Groupement de Recherche Eau, Sol, Environnement - EA 4330
- Ecole doctorale
- École doctorale Sciences pour l'environnement - Gay Lussac (La Rochelle ; 2009-2018)
- Etablissement de soutenance
- Limoges
- Discipline
- Sciences pour l'environnement / Eau, Sol, environnement
- Classification
- Sciences de la terre
- Mots-clés libres
- Contaminants anioniques, Réacteurs d’adsorption, Encapsulation, Ferrihydrite, HDL Mg/Al
- Mots-clés
- Adsorption,
- Hydroxydes doubles lamellaires,
- Anions
La pollution des eaux constitue actuellement une préoccupation majeure aussi bien d’un point de vue sanitaire qu’environnemental. Afin d’y remédier, des procédés de dépollution efficaces, économiques et durables sont constamment développés et l’adsorption reste une méthode largement utilisée dans le traitement des eaux usées. De nombreux travaux sont consacrés à l’adsorption des polluants cationiques, mais le développement de supports adaptés pour interagir avec les contaminants anioniques est moins abordé. L’objectif principal de ce travail de thèse est de mettre en forme deux adsorbants anioniques : l’HDL (hydroxyde double lamellaire) Mg/Al et la ferrihydrite deux-lignes, et les associant à un gel d’alginate pour produire des matériaux composites pouvant être mis en oeuvre dans des réacteurs spécialisés pour l’élimination de contaminants anioniques. Les résultats de l’adsorption en réacteur batch sur les HDL et la ferrihydrite ont montré une bonne efficacité pour l’élimination de certains anions. La ferrihydrite possède une capacité plus importante que les HDL pour l’élimination des anions inorganiques. L’augmentation du rapport Mg/Al dans l’HDL a favorisé l’adsorption du méthyl orange (MO) ; un rapport Mg/Al de 3 (L3) a été séléctionné pour la suite du travail. Deux protocoles ont été évalués pour associer les solides à un gel d’alginate : l’encapsulation et la synthèse interne dans le gel. La nature des cations réticulant et la création de la macroporosité ont été étudiées. L’encapsulation du solide a diminué légèrement la capacité d’adsorption des anions, cependant, la création de la macroporosité permet de compenser cet effet du gel d’alginate. Les études sur l’adsorption du MO avec les billes encapsulées ont montré que l’augmentation de la taille des billes et de la quantité du solide L3 encapsulée a été accompagnée par une diminution de la capacité d’adsorption du MO. Le remplacement du réticulant Ca2+ par Ba2+ a permis de renforcer la structure du gel et améliorer la cinétique d’adsorption du MO, mais a entrainé une diminution de la capacité d’adsorption. La caractérisation des supports préparés par synthèse interne a montré une structure des solides différente des matériaux attendus (L3 ou ferrihydrite) avec par conséquence une réactivité différente. Des mécanismes d’élimination des anions organiques et inorganiques ont été proposés selon les différents adsorbants étudiés. Les billes ferrihydrite/alginate préparées par encapsulation ont présentés globalement une bonne capacité de rétention des anions notamment pour les anions inorganiques (phosphate, chromate et arséniate). Tandis que celles préparées par synthèse interne ne fixent que les arséniates et les phosphates par différents mécanismes essentiellement la précipitation des anions à la surface des oxyde et oxy-hydroxydes de fer. L’adsorption du MO en réacteur filtrant ouvert a montré que l’augmentation du débit d’alimentation a un effet négatif sur l’adsorption alors qu’une concentration initiale plus grande favorise l’adsorption ce qui est en concordance avec les résultats obtenus en réacteur batch. Un taux de régénération de 30% des billes ferrihydrite/alginate macroporeuse (BPENFh-Ba) a été observé en réacteur batch en utilisant une solution de chlorure d’ammonium avec la possibilité de réutiliser l’adsorbant plusieurs fois.Ce travail confirme les performances et la possibilité d’utiliser des matériaux composite d’HDL ou ferrihydrite dans un gel d’alginate pour l’élimination de composés anioniques contenus dans des eaux usées.
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Pour citer cette thèse
Zhao Lulu, Développement et mise en oeuvre de nouveaux matériaux adsorbants d'anions à base de ferrihydrite ou d'Hydroxydes Doubles Lamellaires intégrés dans un gel d'alginate, thèse de doctorat, Limoges, Université de Limoges, 2016. Disponible sur https://aurore.unilim.fr/ori-oai-search/notice/view/2016LIMO0105