Fonctionnalisation de silice colloïdale par greffage et encapsulation de bio-polymères pour l'adsorption de micropolluants inorganiques

par Moumin Aden Ali

Projet de thèse en Chimie

Sous la direction de Michael Knorr.

Thèses en préparation à Bourgogne Franche-Comté , dans le cadre de École doctorale Carnot-Pasteur (Besançon ; Dijon ; 2012-....) , en partenariat avec UTINAM - Univers, Temps-fréquence, Interfaces, Nanostructures, Atmosphère et environnement, Molécules (laboratoire) depuis le 12-09-2014 .


  • Résumé

    La présente étude est limitée à l'utilisation du Ni(II) comme polluant. Pour augmenter l'échelle d'adsorption de nos matériaux, l'adsorption d'autres ions en métal tels que le Cd(II), Pb (II) et Cr (VI) sera investie. Un défi intéressant pour les études à venir serait également l'exploration du comportement d'adsorption de nos matériaux en présence d'un mélange d'ions des métaux lourds mais aussi de la sélectivité d'adsorption de nos matériaux en présence des contres ions. Ceci représenterait une prochaine étape vers l'évaluation et la conformité de nos matériaux pour le retrait des polluants inorganiques des eaux usées. En ce qui concerne l'aspect synthèse, des études de modification (par click chemistry) des alginates et les dérivés de chitosane en présence d'un agent réticulant seront aussi discutées. Ceci nous permettra d'augmenter le nombre des sites complexants pouvant ainsi conduire à une augmentation de la capacité d'adsorption. Ensuite suivront les études d'adsorption des ions métalliques divalents, notamment du Cu(II) et du Pb(II). Une attention particulière sera donnée à l'impact du pH du milieu aqueux, la concentration métallique et le temps de contact pour atteindre un optimum d'adsorption. Pour la détermination du pourcentage de sels adsorbés, nous effectuerons des analyses par spectrométrie d'absorption atomique(AAS). Ces mesures analytiques seront accompagnées par la détermination d'isothermes d'adsorption selon Langmuir, Freundlich. Une coopération avec le PR Marc Hebrant (Laboratoire de Chimie Physique et Microbiologie pour l'Environnementde l'Université de Lorraine) contribuera à une meilleure compréhension cinétique des mécanismes d'adsorption

  • Titre traduit

    Adsorption of pb(II) and Ni(II) Ions on Functionalized Colloidal Silica Particles with a biopolymer, Model Studies for Wastewater Treatment


  • Résumé

    Submicronic particles, functionalized by grafting or by encapsulation with bio-polyelectrolytes, open potential applications in applied sciences and diverse industrial sectors (use as composite coatings, as adsorbents, as water purification materials…). Organo-mineral composites allow combining the properties of a mineral skeleton with the chemical reactivity of the organic functions present in abundant and low-cost biopolymers such as chitosan. The aims of this research are (i) to functionalize and characterize submicronic composites by grafting or encapsulating colloidal silica (Figure 1) and (ii) to study the capacities of these hybrid materials for the adsorption of divers divalent metal ions from aqueous solutions. The composition and physicochemical properties of these materials were characterized by means of elemental analysis, nitrogen adsorption–desorption and FT-IR spectroscopy. The analytical data confirm the successful grafting of the biopolymers CS and CM-CS on colloidal Aerosil 200 silica. Nickel ion, Ni2+, was chosen as model for divalent metal ion to evaluate the effectiveness of the new sorbents for wastewater treatment. The influence of hybrid particles doses, buffer pH, contact time and nature of the counter ion was assessed through batch experiments. The results point out a high capacity of the hybrid particles to complex Nickel (> 200mg.g-1 of adsorbent). The best interpretation for the equilibrium data is given by the Sips and Redlich-Peterson isotherm models. The adsorption kinetics follow the mechanism of the pseudo-second-order equation for the systems studied.