Mécanisme de rétention du cuivre sur de la tourbe végétalisée

par Anthony Matynia

Thèse de doctorat en Terre solide

Sous la direction de Alain Manceau.

Soutenue en 2009

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    La tourbe possède une grande capacité à fixer les éléments traces (ET). Industriellement, celle-ci est utilisée dans le procédé des "Jardins filtrantsTM développé par la société Phytorestore, et qui consiste à filtrer des effluents chargés en ET à travers un casier contenant un mélange de tourbes blondes (SP) et noires (CP), et planté de roseaux (Phragmites australis). Le but de ce projet de recherche était d'améliorer l'efficacité du procédé via la compréhension des mécanismes de rétention du cuivre sur les particules de tourbe et à l'interface tourbe/racine. Ces interactions sont connues pour conditionner la mobilité et la biodisponibilité des ET. Trois approches ont été mises en oeuvre. L'approche chimique (titrages et isothermes d'adsorption) a montré que SP possède une plus grande réactivité que CP tant en terme d'échange de proton (QH,tot=3. 88 vs. 3. 64 mmol/g) que d'affinité pour le cuivre (log KCu,COOH= 1. 71 vs. 1. 30). L'approche spectroscopique (EXAFS et XANES) a montré que pour des teneurs comprises entre 100 et 300 ppm, Cu forme majoritairement un chélate double à cinq atomes du type Cu(malate)2 avec les groupements mixtes OH-R-COOH. A des teneurs supérieures, il est complexé par les groupements dicarboxyliques COOH-R-COOH et forme un chélate à six atomes du type Cu(malonate). L'approche micro-spectroscopique (μ-EXAFS et μ-XANES) a montré que les deux complexes précédents sont majoritaires dans le casier à tourbe. La rhizosphère du casier contient également des grains de laiton et des agrégats organo-minéraux nanocristallins de cuivre métallique. Les premiers sont d'origine anthropique et les seconds biologiques.


  • Résumé

    The high retention capacity of peat can be used to purify wastewaters before their release into the environment. Industrially, this capacity is used in a process called "Jardin Filtrant{\text{TM}, developed by the Phytorestore company. In this process, wastewaters are filtered through pots, filled with carex (CP) and sphagnum (SP) peat and vegetated with wetland plants, such as Phragmites australis (P. A. ). The purpose of this research project was to improve the efficiency of the process through understanding the mechanisms of retention of copper on peat particles and the interface peat / root. These interactions are known to influence the mobility and bioavailability of ET. Three approaches have been implemented. The chemical approach (titrations and adsorption isotherms) showed that SP has a higher reactivity CP in terms of proton exchange (QH,tot= 3. 88 vs. 3. 64 mmol/g) than the affinity for copper (log KCu,COOH}= 1. 71 vs. 1. 30). The approach spectroscopic (EXAFS and XANES) showed that for levels between 100 and 300 ppm Cu form a predominantly double chelate five atoms of the type Cu (malate) 2 with mixed groupings-OH R-COOH. At higher levels, it is complexed by the dicarboxylic groups R-COOH and-COOH form a chelate six atoms of the type Cu (malonate). The micro-spectroscopy (μ-EXAFS and μ-XANES) showed that the two previous complexes predominate in the locker peat. Rhizosphere criminal also contains grains of brass and organo-mineral aggregates of nanocrystalline copper metal. The former are of anthropogenic origin and biological seconds.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (213 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 114 réf.

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS09/GRE1/0077/D
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