Etude physico-chimique du poly(4-vinylpyridine) de différentes tailles modifiés par des chaînes alkyles. Application à la rétention du chrome hexavalent

Abstract

Le poly(bromure de N-octyl-4-vinylpyridinium) et le poly(bromure de N-dodecyl-4vinylpyridinium) ont été préparés à partir du poly(4-vinylpyridine) (P4VP) de différentes taille obtenus par voie radicalaire. L'influence de la masse macromoléculaire des polymères utilisés sur la cinétique de quaternisation par le bromure d’octyl C8Br a été étudiée par conductimétrie. Le taux maximum de quaternisation et les constantes de vitesses initiales sont liés à la taille du P4VP. Les copolymères obtenus ont été caractérisés par la Résonance Magnétique Nucléaire du proton, par Infrarouge à Transformé de Fourier et par Analyse Thermogravimétrique. L’alkylation des P4VP leur confère un caractère amphiphile et un comportement tensioactif en formant des microdomaines hydrophobes lorsque la chaîne latérale est importante. La formation de micro-domaines est confirmée par spectroscopie de fluorescence. L’étude thermodynamique montre que l’adsorption de ces copolymères, est spontanée et favorable avec l’augmentation de la température. L’adsorption est endothermique générée par un système non solvaté, cependant la valeur positive de ΔS°ads est responsable de la valeur négative de ΔG°ads. Le pseudo-plateau de pression de surface attribué à une transition vers une tricouche observé à une pression qui augmente avec la longueur de la chaîne alkyle, de même que la pression de collapse sont confirmés par la microscopie à l’angle de Brewster. L’augmentation de la longueur de la chaîne alkyle favorise la stabilisation de la monocouche. Les copolymères P4VP-C8Br et P4VP-C12Br ont été utilisés pour la rétention du chrome hexavalent. La capacité d’adsorption du chrome (VI) augmente avec la concentration initiale en métal. La taille des chaînes macromoléculaires a une influence sur la rétention. Les équilibres de rétention du Cr(VI) ont été modélisés en utilisant les isothermes de Frendlich et de Langmuir. La cinétique d’adsorption est mieux décrite par un modèle de pseudo-second-ordre. Le processus d’adsorption du Cr(VI) pour les groupes pyridiniums des copolymères est de nature spontanée, endothermique avec un désordre des copolymères à l’interface durant l’adsorption. The poly(N-octyl-4-vinylpyridinium bromide) and poly(N-dodecyl-4vinylpyridinium bromide) were prepared from poly(4-vinylpyridine) (P4VP) with various sizes and synthesized by free radical way. The influence of the macromolecular weight on the kinetics of the quaternisation of P4VP by C8Br was studies by conductimetry. The maxima rate of quaternization and the initial rate constants k0 are related to P4VP chain size. The copolymers obtained were characterized by NMR1H, TFIR and ATG. The P4VP alkylation creates an amphiphilic character and a surfactant behavior by forming hydrophobic microdomains when the side chain is important. The formation of microdomains is confirmed by fluorescence spectroscopy of. The thermodynamic study shows that the adsorption of these copolymers is spontaneous and favorable by increasing temperature. The adsorption is endothermic generated by a desolvated system, however, the positive value of ΔS°ads is mainly responsible for the negative value of ΔG°ads. The plateau surface pressures attributed to a trilayer is observed with a pressure which increases with the length of the alkyl chain, as the collapse pressure is confirmed by Brewster angle microscopy. Increasing the length of the alkyl chain promotes the monolayer stabilization. The P4VP-C8Br copolymers were used for the retention of the hexavalent chromium ions Cr(VI). The capacity of chromium adsorption on copolymer increases with initial metal concentration. The size of the macromolecular chains affects the retention. Equilibrium modeling of the of the Cr(VI) removal process was carried out using the Freundlich and Langmuir isotherms. The kinetic of adsorption is best described by a pseudo-second-order expression. The Cr(VI) adsorption process for the pyridiniums groups of copolymers is spontaneous, endothermic with a disorder of copolymers to the interface during adsorption