Elaboration de matériaux absorbants à base d’alumine et de matériaux argileux smectitiques : application à l’absorption de l’arsenic (V) et à l’électroanalyse du chrome (VI)

Abstract

Dans ce travail, deux matériaux ont été synthétisés : une argile hybride organique–inorganique obtenue en intercalant dans une smectite l’hexadécylpyridinium bromure et le polycation d’aluminium et un composite obtenu par immobilisation des nanoparticules de dioxyde de titane sur l’alumine. Ces matériaux ont été caractérisés à l’aide de diverses techniques physico-chimiques : la spectroscopie infra rouge à transformé de Fourier, les expériences d’adsorption/désorption d’azote, la microscopie électronique à balayage et la diffraction de rayons X. Les résultats de caractérisation de l’argile hybride indiquent que la modification a lieu dans l’espace interfoliaire, ce qui conduit à son expansion, une diminution de la surface spécifique et du volume des pores. Quant–aux composites alumine-dioxyde de titane, la nature du dioxyde de titane immobilisé sur l’alumine dépend de la température de calcination. Le dioxyde de titane est amorphe lorsque le matériau subit un traitement de 250°C et est cristallisé pour une calcination de 450°C pendant 4 heures. Ces matériaux ont ensuite été utilisés pour la fixation des polluants en milieu aqueux. Les composites alumine-dioxyde de titane obtenus par « coating » des nanoparticules de dioxyde titane sur l’alumine, appliqués à la fixation de l’arsenic ont une cinétique d’adsorption lente : l’équilibre est atteint après 24 heures environ. L’adsorption de l’arsenic dépend du pH du milieu, et l’étude a été menée à pH 6,5 pour tenir compte du pH des eaux de boissons. La capacité d’adsorption estimée d’après l’équation de Langmuir est de 6,9 mg/g, 8,4 mg/g et 8,9 mg/g pour le matériau Al2O3-TiO2 250°C, l’alumine, et Al2O3-TiO2 450°C respectivement. L’adsorption de l’arsenic est sensible à la présence des ions phosphate mais les ions sulfate, carbonate et silicate sont sans effet. L’adsorption du 2,4-dinitrophenol et 2,6-dinitrophenol sur la smectite modifiée par intercalation du bromure d’hexadécylpyridinium (O-Sa01) ou du bromure d’hexadécylpyridinium et l’hydroxy-aluminum (OI-Sa01) a également été étudiée. Les résultats obtenus montrent que l’adsorption augmente avec la concentration initiale de nitrophénol et l’équilibre est atteint après 20 min. La cinétique d’adsorption est de pseudo-second ordre. La capacité maximale de fixation de 2,4-DNP et de 2,6-DNP est de 28,0 mg/g pour une concentration initiale de 18,40 mg/L. La détection des ions chromate à l’aide d’une électrode à pâte de carbone modifiée par l’argile a aussi été envisagée. Les paramètres de détection ont été étudiés puis optimisés, et la droite de calibration obtenue dans l’intervalle de concentration 1 à 18,5 μ M conduit à une limite de détection est estimée à 6,5.10-7 M