Adsorption des radionucléides en solution par les écorces forestières : obtention et mise en oeuvre d'un agro-matériau sur un ancien site minier uranifère

par Loïc Jauberty

Thèse de doctorat en Chimie appliquée-Chimie des substances naturelles

Sous la direction de Vincent Gloaguen et de Pierre Krausz.

Les rapporteurs étaient Stéphane Grelier, Vincent Lagneau.


  • Résumé

    Ce travail démontre qu’un matériau naturel tel que l’écorce d’origine forestière peut efficacement se substituer aux résines échangeuses d’ions synthétiques dans des procédés industriels de dépollution des eaux contaminées par des éléments traces métalliques (ETM). Un tel procédé, qualifié de biosorption, a été plus particulièrement étudié dans le cas de l’uranium. Des essais préliminaires réalisés en condition de laboratoire ont été conduits en batch sur des écorces de Douglas préalablement activées. Les conditions physico-chimiques optimales du processus de biosorption tout comme sa modélisation mathématique selon les isothermes de Langmuir ont ensuite été étudiées. Les résultats obtenus permettent d’estimer notamment les valeurs de capacité maximale d’adsorption (qmax) et d’affinité (b) qui, dans le cas de l’uranium, s’établissent respectivement à 1,25 méq/g (soit 149 mg U/g) et 8,3 L/méq. Tout d’abord développé à l’échelle du laboratoire, le procédé a été transféré à l’échelle préindustrielle en partenariat avec la société Pe@rl. Dans ce cas, des essais menés sur un ancien site minier de la société AREVA NC (site de Margnac-Pény, Haute-Vienne) confirment les performances du système. Les données recueillies à cette occasion sont par ailleurs cohérentes avec celles qui sont issues de l’exploitation du logiciel de simulation CHESS, ce qui nous permet d’envisager l’optimisation de l’exploitation industrielle du procédé de biosorption. Enfin, nos travaux démontrent que les écorces peuvent être modifiées chimiquement par oxydation ou greffage de sites d’adsorption spécifiques, augmentant ainsi leurs capacités maximales d’adsorption tout comme leurs affinités vis-à-vis de l’uranium.

  • Titre traduit

    Adsorption of radionuclides by forest bark : Development and industrial implementation of a natural ion exchange resin


  • Résumé

    This work shows that a natural material such as forest bark can effectively substitute for synthetic ion exchange resins for industrial water pollution control. Such a process, named biosorption, was particularly studied in the case of uranium. It was first characterized in batch condition with activated Douglas fir barks. Optimal physicochemical conditions of biosorption process as well as its mathematical modelling through Langmuir isotherms were then studied. The results led to the evaluation of the maximal adsorption capacity (qmax) and affinity (b) that, for uranium, reaches 1. 25 meq/g (149 mg U/g) and 8. 3 L/meq respectively. First developed at the laboratory scale, this technology was, thanks to the support of the Pe@rl Company, transferred and tested through a pilot project under industrial conditions with contribution of AREVA NC (division minière at Margnac Pény, Haute-Vienne, France). Data collected during experiments were found to be in accordance with those obtained with the CHESS simulation software, which allows us to consider an optimization of the biosorption process at the industrial scale. Finally, our work shows that chemical modification of barks, either by oxidation or grafting of specific adsorption sites, results in increases of their maximum adsorption capacities as well as their affinities for uranium.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (202 p.)
  • Notes : Thèse confidentielle jusqu'au 15 décembre 2016
  • Annexes : Bibliographie : 125 réf.

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  • Bibliothèque : Université de Limoges (Section Sciences et Techniques). Service Commun de la documentation.
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