Synthèse, caractérisation et réactivité vis-à-vis du chrome (VI) de la mackinawite (FeS)

par Sophie Boursiquot-Michel

Thèse de doctorat en Chimie - Physique

Sous la direction de Jean-Jacques Ehrardt.

Soutenue en 2002

à Nancy 1 , en partenariat avec Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .


  • Résumé

    Cette étude porte à la fois sur la synthèse et la caractérisation d'un sulfure de fer, la mackinawite et sur sa réactivité vis-à-vis d'un polluant métallique, le chrome (VI). Dans un premier temps, la synthèse de la mackinawite a été conduite à partir de deux modes de synthèse couramment rapportés dans la littérature et qui mettent en jeu l'ajout d'une solution de soufre (-II) à une solution contenant du fer (0) ou du fer (II). La caractérisation des propriétés physico-chimiques a tout d'abord mis en évidence que les deux modes de synthèse ne sont pas équivalents du point de vue de la cristallinité de la phase obtenue : le produit obtenu à partir de fer (II) est mal cristallisé alors que celui synthétisé à partir de fer métallique est bien cristallisé et identique à la mackinawite naturelle. C'est alors ce second mode de synthèse qui a été retenu pour la suite de cette étude. Par ailleurs, l'altération des propriétés physico-chimiques de surface de la mackinawite a été mise en évidence, avec l'existence d'une couche constituée de fer (II) et de fer (III) liés à du soufre (-II). Enfin, l'étude de l'oxydation s'est quant à elle avérée complexe en raison de la présence simultanée de plusieurs produits d'oxydation qui sont la greigite, le soufre élémentaire et des (oxyhydr)oxydes de fer, la magnétite et éventuellement la goethite. Le soufre élémentaire et les (oxyhydr)oxydes de fer sont les produits finals de la réaction, à partir desquels un mécanisme d'oxydation de la mackinawite par l'oxygène a été proposé. La deuxième partie de ce travail, consacrée à l'étude de la réactivité mackinawite-chrome (VI) a démontré l'efficacité de la mackinawite à éliminer le chrome (VI) en solution. L'élimination résulte d'un mécanisme d'oxydoréduction en solution, le chrome (VI) réagissant avec le fer (II) ainsi que les espe����ces du soufre issus de la dissolution de la mackinawite. L'analyse structurale des produits de la réaction révèle la présence de mackinawite résiduelle, de greigite, de goethite, de soufre élémentaire et d'une phase constituée de fer, d'oxygène et de chrome. Un mécanisme réactionnel de réduction du chrome (VI) par la mackinawite a été proposé. Il semblerait que la précipitation des produits de la réaction constitue le facteur limitant la réduction du chrome (VI) par la mackinawite


  • Résumé

    This study is about the synthesis, the characterisation of an iron sulphide, mackinawite (FeS) and the reactivity with a metallic pollutant, chromium (VI). First of all, the synthesis of mackinawite was driven from two ways of synthesis currently reported in the literature and which involve the addition of a sulphur (-II) solution to a solution containing iron (0) or iron (II). The characterisation of the physical chemistry properties has shown that the crystallinity of the products obtained from the two ways of synthesis are not equivalent: the product obtained from iron (II) is poorly crystallised whereas the one synthesised from metallic iron is well crystallised and identical to natural mackinawite. The second way of synthesis has then been retained for this study. Otherwise, the alteration of the physical chemistry properties of the surface of mackinawite has been underlined, with the presence of both Fe(II) and Fe(III) bonded to sulphur. At last, the oxidation study has been complex, due to the simultaneous presence of several oxidation products which are greigite, elemental sulphur and iron (oxyhydr)oxides, magnetite and eventually goethite. Elemental sulphur and iron (oxyhydr)oxides are the final products of the reaction, from which a mechanism of mackinawite oxidation has been proposed. The second part of this work concerns the study of the mackinawite/chromium (VI) reactivity and has demonstrated the ability of mackinawite to remove chromium (VI) from solution. The elimination of chromium (VI) results from an oxidoreduction mechanism in solution, chromium (VI) interacting with iron (II) and sulphur species arising from the mackinawite dissolution. The structural analysis of the reaction products reveals the presence of residual mackinawite, greigite, goethite, elemental sulphur and a phase including iron, oxygen and chromium. A reaction mechanism of chromium (VI) reduction by mackinawite has been proposed. It seems that the precipitation of the reaction products is the limiting factor in the chromium (VI) reduction by mackinawite

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Informations

  • Détails : 1 vol.(149 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Lorraine (Villers-lès-Nancy, Meurthe-et-Moselle). Direction de la Documentation et de l'Edition - BU Sciences et Techniques.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : SC N2002 236
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