Procédés d’adsorption du mercure

par Karol Campos Gavilan

Thèse de doctorat en Biosciences de l'environnement, chimie et santé

Sous la direction de Jean Roussy.


  • Résumé

    L’adsorption du mercure sur chitosane, dérivés de chitosane (thiocarbamoylchitosane et thiocarbamoylchitosane réticule) et Cyphos IL 101 encapsulé dans des billes d’alginate (B-Cyphos) est une technique alternative au traitement des eaux polluées par le mercure. Les trois adsorbants ont été employés à différents pH : le chitosane à un pH proche à la neutralité, (i. E. , pH 5), les dérivés du chitosane à un pH légèrement acide (i. E. , pH 2), et les billes B-Cyphos à un pH acide (1M HCl). Cette série d’adsorbants permet de couvrir une large gamme de pH. Les capacités de fixation, aux pH indiqués, ont été respectivement de 574, 450, et 150-200 mg Hg. G-1. L’influence de différents paramètres a été évaluée pour chaque adsorbant, tels que la présence de sels (NaCl, NaNO3, etc), et d’ions métalliques (Cu, Ni, Zn, etc). La cinétique de fixation du mercure sur les différents adsorbants en réacteur fermé a permis de déterminer la cinétique globale et de mettre en évidence la contribution des mécanismes diffusionnels sur le contrôle des cinétiques d’adsorption. Avec le chitosane, l’adsorption a été réalisée également en réacteur dynamique, les paramètres opératoires étudiés sont : la taille de particules, la hauteur de la colonne, la vitesse de passage et la concentration du métal. Pour l’étude de l’adsorption dynamique le plan d’expériences de Box-Behnken a été utilisé, les courbes de percée ont été simulées par différents modèles, la capacité d’adsorption (538 mg Hg. G-1) est proche de celle du système batch. La régénération des adsorbants a été également étudiée. Dans le cas du chitosane, les meilleurs éluants sont l’acide sulfurique et l’iodure de potassium. Pour les dérivés de chitosane, et les billes B-Cyphos la thiourée en milieu acide est la plus efficace. Des cycles successifs d’adsorption-désorption ont été réalisés pour le chitosane (avec l’acide sulfurique trois cycles et avec l’iodure de potassium cinq cycles) et pour les billes B-Cyphos (dix cycles avec l’acide nitrique et la thiourée).

  • Titre traduit

    Processes of mercury adsorption


  • Résumé

    Mercury adsorption on chitosan, chitosan derivatives (thiocarbamoylchitosan et thiocarbamoylchitosan crosslinked) and Cyphos IL 101 immobilized in biopolymer capsules (B-Cyphos) is an alternative to conventional processes. These adsorbents were studied at differents pH : chitosan was studied at pH 5 (near neutral pH), chitosan derivatives were studied at slightly acid (i. E. , pH 2) and B-Cyphos capsules at strong acid pH (1M HCl). This series of adsorbents enables to cover a wide pH range. Adsorption capacities at indicated pHs were 574, 450, and 150-200 mg Hg. G-1, respectively. The influence of different parameters was evaluated as well as the presence of salts (NaCl, NaNO3, etc) and competitor metals ((Cu, Ni, Zn, etc). Adsorption kinetics of different adsorbents in batch reactor allows determining global kinetics and identifying the controlling steps (intraparticle diffusion). In the case of chitosan, the adsorption was also studied in dynamic reactor, the main operating parameters were investigated: particle size, column size, flow velocity, and metal ion concentration. Experimental design facilities (Box-Behnken) have been used. Several simplified models have been checked for the simulation of breaktrough curves, adsorption capacity (538 mg Hg. G-1) was close to the value reached with batch reactor. Finally, adsorbents reuse was studied, in the case of chitosan the best eluents were sulfuric acid and potassium iodide, while in the case of chitosan derivatives and B-Cyphos capsules thiourea in acidic media was identified as the best eluent. Consecutive cycles adsorption/desorption were carried out for chitosan (with sulfuric acid three cycles and with potassium iodide five cycles) and for B-Cyphos capsules (ten cycles using nitric acid and thiourea in acidic media).

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Informations

  • Détails : 1 vol. ([26]-330 p.)
  • Annexes : Bibliographie p.259-291

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