PREPARATION DES COMPOSITES ARGILE-CHITOSANE, APPLICATION A LA RETENTION DES COLORANTS.

Abstract

L’objectif principal de notre travail, consistait à l’origine en : La préparation d’un adsorbant à partir d’un polymère naturel, le chitosane et d’un matériau inorganique la bentonite. La préparation d’un adsorbant à partir d’un polymère naturel le chitosane modifié par l’ajout de l’épichlorhydrine et d’un matériau inorganique la bentonite. Ces deux matériaux avec le chitosane seul et la bentonite seule sont utilisés comme adsorbants pour l’orange de télon Dans un premier temps, nous avons préparé les deux composites bentonite sodique-chitosane et bentonite sodique-chitosane modifié L’analyse par la spectroscopie infra rouge a montré que le chitosane s’est bien fixé sur les particules de bentonites. En effet, les bandes caractéristiques du chitosane sont bien visibles sur le spectre du système bentonite sodique-chitosane. La réticulation des chaines de chitosane par l’épichlorhydrine est aussi démontrée sur le spectre infra rouge du composite bentonite sodique-chitosane modifié. En plus de la présence des bandes caractéristiques du chitosane seul et de la bentonite seule, une autre bande relative aux liaisons C-O-C formées lors de l’ajout de l’épichlorhydrine est aussi visible sur le spectre. Le spectre du système bentonite sodique-chitosane modifié-colorant montre bien l’implication quasi exclusive des formes protonées de l’amine liée au chitosane dans l’interaction avec les groupes SO-3 présents sur la structure du colorant. La bentonite seule interagit avec le colorant en formant principalement des liaisons d’hydrogène, puisque sa charge est négative et ne permet que des interactions ioniques limitées avec les groupes SO-3 présents sur la structure du colorant. Jusqu'à présent, l’utilisation de la bentonite dans l’adsorption est limitée à l’adsorption de colorants cationiques. Sa valorisation par modification en présence du chitosane et de l’épichlorhydrine va ouvrir le champ à son utilisation même en présence de colorants anioniques. L’influence de différents paramètres comme le temps de contact, le pH de la solution de colorant et la concentration initiale en colorant a été étudiée. Les cinétiques d’adsorption des colorants sur les différents adsorbants bentonite sodique, chitosane, bentonite sodique-chitosane et bentonite sodique-chitosane modifié ont montré que : les matériaux préparés sont de très bons adsorbants pour le colorant orange télon, le taux d’adsorption évolue rapidement dés les premières minutes de contact entre l’adsorbant et le colorant. le mélange bentonite sodique-chitosane et bentonite sodique-chitosane modifié ont une meilleure adsorption par rapport à la bentonite sodique seule. le composite bentonite sodique-chitosane modifié n’est pas aussi efficace que le bent- bentonite sodique-chitosane quant à l’adsorption d’orange télon, ceci peut être justifié par le fait que l’ajout de l’épichlorhydrine provoque la formation d’un réseau. La multiplication des liens entre les chaines de chitosane cristallise sa structure et réduit l’accès des groupements ionisables du colorant à son réseau interne. 640, 360, 120 et 60 minutes sont les temps d’équilibres pour l’adsorption du colorant orange télon sur les différents adsorbants bentonite sodique-chitosane, chitosane, bentonite sodique-chitosane modifié et bentonite sodique respectivement. une quantité retenue pouvant atteindre les 96 mg de colorant par gramme de composite bentonite sodique-chitosane a été observée. toutes les cinétiques d’adsorption suivent le modèle de pseudo second ordre. l’effet de pH sur la capacité d’adsorption du colorant a été étudié. Un pH de 4 correspond à une adsorption maximale. Les formes protonés des fonctions amine présentes sur le chitosane et les groupes SO-3 du colorant coexistent en milieu acide. Les interactions ioniques sont alors favorisées dans ce domaine de pH. En milieu basique, les formes protonés sont de plus en plus moins présentes et l’adsorption est moins favorisée. Les groupes SO-3 changent aussi de signe de charge en milieu basique et leur interaction avec les doublets libres des groupes amine restent limitées, d’où une adsorption minimale a partir d’un pH = 8. les isothermes d’adsorption ont été établies pour des concentrations initiales en colorant allant de 20 à 1000 mg/L. Ils nous ont permis d’estimer la quantité maximale d’adsorption. les linéarisations suivant les modèles de Freundlich et de Langmuir ont été réalisées. Le modèle de Langmuir reste le plus adapté dans le cas de l’adsorption du colorant orange télon pour tous les types d’adsorbants. des capacités maximales de 259, 1293 et 591 mg/g ont été obtenues pour les systèmes chitosane, bentonite sodique-chitosane et bentonite sodique-chitosane modifié respectivement. les expériences de régénérations de nos composites ont été réalisées. Le système bentonite sodique-chitosane modifié montre une grande efficacité d’adsorption et une grande stabilité vis-à-vis des lavages acide. La réticulation par l’ajout de l’épichlorhydrine induit la formation de noeuds entre les chaines de chitosane et par conséquent, des réseaux solides très résistants sont formés. Le colorant est retenu plus de cinq fois par le même composite sans une perte notable de son efficacité. A partir de tous ces résultats, nous pouvons dire que les adsorbants préparés en plus du chitosane sont de très bons candidats à l’adsorption du colorant orange télon en particulier et les colorants anioniques en général