Élaboration de Latex magnétique fonctionnalisée pour le traitement des eaux usées par adsorption

par Zied Marzougui

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Abdelhamid Elaissari et de Boubaker Elleuch.

Soutenue le 16-12-2016

à Lyon en cotutelle avec l'Université de Sfax. Faculté des sciences , dans le cadre de École Doctorale de Chimie (Lyon) , en partenariat avec Université Claude Bernard (Lyon) (établissement opérateur d'inscription) et de Laboratoire d'Automatique et de Génie des Procédés (Lyon) (laboratoire) .

Le président du jury était Stéphanie Briançon.

Le jury était composé de Emmanuelle Laurenceau, Lassaâd Ben Mansour.

Les rapporteurs étaient Serge Stoll, Moncef Msadek.


  • Résumé

    L'objectif de cette étude était le développement de particules colloïdales magnétiques possédants un cœur magnétisable et une écorce polymère, capables d'éliminer les métaux lourds, les colorants cationiques et les perturbateurs endocriniens. Ces adsorbants pourraient être séparés magnétiquement permettant ainsi de remplacer les techniques lourdes comme la centrifugation, la sédimentation, et la filtration. Les résultats des analyses, en termes de taille, de morphologie, de composition chimique, de propriétés magnétiques et de potentiel Zeta, confirme bien l'encapsulation de cœur magnétique par une écorce en polymère, et la fonctionnalisation de la surface de ces particules. Nous avons pris comme exemple l'élimination les métaux lourds (Cu2+, Pb2+, Zn2+ et HCrO4-), le bleu de méthylène ainsi le Bisphenol A, en solutions aqueuse. La fixation de divers polluants considérés se fait via l'adsorption à la surface des particules. Divers paramètres physico-chimiques influent le phénomène d'adsorption; l'effet de la quantité d'adsorbant magnétique élaboré, l'effet pH initial du milieu, l'effet du temps de contact, ainsi l'effet de la concentration initiale des polluants sont considérés. Cette étude a montré que l'adsorption est rapide et l'équilibre est atteint au bout de 30 min. Le processus d'adsorption est fortement dépendant du pH initial du milieu. La capacité d'adsorption de Latex des particules magnétiques élaborées vis-à-vis des éléments étudiés s'avère très satisfaisante comparé aux différents adsorbants magnétiques étudiés dans la littérature. La cinétique d'adsorption pour tous les systèmes étudiés pourrait être considérée comme pseudo-deuxième ordre et le processus d'adsorption de ces éléments par les particules magnétiques suit le modèle monocouche de Langmuir. Nous nous sommes intéressé à décontaminer les effluents industriels chargés en métaux lourds, issus des bains de traitement de l'Entreprise SOPAL. Les résultats obtenus nous ont permis de déduire que les particules magnétiques sont efficaces pour la décontamination. Les latex magnétiques pourraient être recommandés comme des adsorbants rapides, efficaces, et réutilisables pour l'élimination et la récupération des métaux lourds des eaux usées

  • Titre traduit

    Functionalized magnetic latex particles preparation for wastewater adsorption treatment


  • Résumé

    The aim of this study was to prepare magnetic latex particles being magnetic core-polymer shell, able to remove heavy metals, cationic dyes and endocrine disrupting chemicals, by batch adsorption. These adsorbents were magnetically separated allows replacement of the heavy techniques such as centrifugation, sedimentation, and filtration by applying magnetic field.The results analysis in terms of colloidal and surface properties, transmission electron microscopy, hydrodynamic particle size, thermogravimetric analysis, and zeta-potential measurements, confirms the encapsulation of the magnetic core and the polymer shell, the surface functionalization of these particles, and the good colloidal stability. Heavy metals (Cu2+, Pb2+, Zn2+ and HCrO4-), methylene blue and Bisphenol A were taken as model of contaminants. Various physicochemical parameters influencing the adsorption phenomenon, which we have studied; the effect of adsorbents amount, the initial pH medium, the contact time, and the effect of the initial concentration of the pollutants. This study showed that the adsorption is fast and equilibrium is achieved within 30 min. The adsorption process is highly dependent on the initial pH. Adsorption capacities of the elaborated magnetic latex particles are very satisfactory when compared with different magnetic adsorbents reported in the literature. The adsorption kinetics for all the studied systems could be considered pseudo-second order model and the adsorption process of these elements by magnetic latex particles follows the Langmuir monolayer model. SOPAL wastewater sample load in heavy metals was analyzed by the prepared magnetic adsorbent. The results have enabled us to deduce that magnetic latex particles are effective for decontamination of real waste water. The prepared magnetic latex particles in this research can be recommended as fast, effective, and reusable for removal and recovery of metal ions from wastewater effluents


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