Adsorption des métaux lourds sur les oxydes magnetiques, vers des procédés magnétiques de décontamination et d'expertise des sites pollués

par Vincent Georgeaud

Thèse de doctorat en Physicochimie des matériaux

Sous la direction de Pierre Rochette.

Soutenue en 1999

à Aix-Marseille 3 .


  • Résumé

    Ce travail s'inscrit dans le cadre general des etudes de magnetisme environnemental applique aux polluants metalliques dans les milieux anthropises. Depuis une quinzaine d'annees, certains auteurs indiquent une association preferentielle des polluants metalliques dans des milieux pollues (sols, rivieres, villes, zones industrielles) avec certaines phases magnetiques de faible coercivite telles que la magnetite, la maghemite, les ferrites substituees et/ou certains sulfures de fer. Pour une meilleure comprehension de ces relations et de leur application a des fins d'expertise, de suivi des sites pollues, et de depollution de materiaux charges en metaux toxiques, les travaux presentes s'articulent autour de trois axes principaux. Les proprietes de la magnetite en suspension en milieu aqueux vis-a-vis de certains cations metalliques toxiques (pb 2 + et/ou cd 2 +) sont examinees. Une adsorption de ces cations divalents par chimisorption est soulignee, avec des capacites de retention comprises entre 2 et 8 mol/m 2, qui se revelent bien superieures a celles des oxy-hydroxydes de fer et d'aluminium, couramment employes dans les procedes de depollution. Une etude magnetique et chimique appliquee aux polluants metalliques est presentee. L'originalite de ces travaux reside en son orientation vers des systemes environnementaux globaux, avec une strategie d'echantillonnage multiple (sediments sains et contamines, aerosols, vegetaux,). Cette approche permet de degager des correlations positives entre les parametres magnetiques simples (, m r) des materiaux et leur teneur en metaux lourds. La confirmation experimentale et analytique du lien existant entre les mesures magnetiques et les teneurs en metaux lourds, nous a conduit a developper une technique d'extraction selective des phases ferrimagnetiques. Les tests effectues sur des boues urbaines residuaires et des cendres de centrale thermique presentent des rendements d'extraction compris entre 0,3% et 1,5% en masse du materiel brut, correspondant a la quasi-totalite de la fraction ferrimagnetique libre presente dans le materiel originel. Dans les phases extraites, des enrichissements en fer de 5 a 6 fois la teneur d'origine du materiel brut sont enregistres ; pour les metaux lourds (cd, cr, ni, pb, zn, et cu), ces valeurs sont comprises entre 2 et 20.


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