Le Premier Congrès International des Etudes sur l’Eau

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1 Le Premier Congrès International des Etudes sur l’Eau
et l’Environnement (CI3E) Extraction liquide-solide du Thorium(IV) par la Bentonite sodique et la Bentonite magnétique Houria BENDIAF & Mohamed Amine DIDI; Abdelkader MIRAOUI; Ihssane BELBACHIR Université de Tlemcen; Département de chimie; Laboratoire des Technologies de Séparation et de Purification; BP119, Tlemcen 13000, Introduction La pollution de l’environnement est certainement l’un des problèmes majeurs de ce siècle. Les actinides font parti des métaux les plus toxiques et leurs pollutions est encore mal connue, quelque soit leur origine , elle est nocive pour l’homme , La présence de ce phénomène qui menace l’homme et l’environnement a servi à la naissance de nouvelles sciences pour lutter contre la pollution de l’environnement et parmi ces sciences on peut citer les études sur les séparations , les purifications et les procédés d’extraction 1,2. Partie expérimentale Extractants : Le métal: Technique d’extraction: Extraction Filtration Solution de Th(IV) Phase solide Phase liquide Analyse par UV-visible après l’ajout de 2ml de HCl 9N et 100µl d’AZ(III) Régénération de la Bentonite La Bentonite sodique ou magnétique Structure de la Bentonite. 3 La formule de la maghémite.4 Thorium Résultats & discussion Effet de la nature de l’éluant Etude cinétique Effet de la force ionique Des extractions sont faites à déférents instants pour les deux types d’adsorbants à la même concentration. en métal. Figure4: Variation du rendement d’extraction de Th(VI) en fonction de la concentration des sels phase aqueuse. m =0,01 g; V = 4ml, [Th4+] = 10-4mol/L pour la PM-s Bentonite sodique. Figure 7: Effet de la nature de l’éluant sur le rendement de l’élution. La Figure 7,montre que l’acide sulfurique donne une meilleur élution 100% pour la PM-s Bentonite sodique et une bonne élution avec CH3COOH 78,21% pour la Bentonite sodique. Figure 1: Cinétique d’extraction Th(IV) 10-4 M , v = 4 mL ; masse résine = 0,01 g ; vitesse d’agitation = 250 tpm. La Figure 1 nous permet de conclure que le maximum de rendement d’extraction est obtenu après un temps de 45 minutes pour la PM-s Bentonite sodique, et 60 minutes pour la Bentonite sodique.. Conclusions Effet de la concentration initiale en Th(IV) L’extraction du thorium contenu dans une solution aqueuse est réalisée par la PM-s Bentonite sodique et la Bentonite sodique . La quantité de Th(VI) retenue par gramme d’adsorbant est reliée avec: la concentration initiale, le pH, la force ionique et la température. Figure5: Variation du rendement d’extraction de Th(VI) en fonction de la concentration des sels phase aqueuse. m =0,01 g; V = 4ml, [Th4+] = 10-4mol/L pour la Bentonite sodique. La regénération de l’adsorbant est possible où il faut utiliser l’acide [H2SO4] 17,92 M pour la PM-s Bentonite sodique et l’acide [CH3COOH] 17,48 M . Dans un intervalle en KNO3 de [0,01 - 0,1] M, l’ajout de sel favorise l’extraction parce que NO3- (ion commun) sert à la formation de complexes dans la phase solide. Une fois [KNO3] >0,1 M, l’extraction est défavorable (mais pas gênante) parce que les cations K+ apportés par l’ajout du sel entrent en compétition avec le Th4+ dans la formation des liaisons avec les sites actifs de la résine. Références Figure 2: Effet de la concentration initiale en Th(IV) ,V =4 mL; m = 0,01 g, Φ= 250 tpm. Mohamed Amine Didi, Abderrahim Omar, Abdelkrim Azzouz, Didier Villemin. Liquid-liquid extraction of Thorium (IV) by fatty acids. Comparative study. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry. 2014, Volume 299, Issue 3, pp DOI /s Abdelkader Miraoui, Mohamed A. Didi. Thorium (IV) sorption onto Sodic bentonite and Magnetic bentonite. European Chemical Bulletin. 2015, 4(11), Vermogen.A, Genèse des microstructures et conséquences sur les propriétés mécaniques dans les polymères semi-cristallins renforcés par des charges lamellaires, thèse de doctorat, INSA de Lyon, (2006), p18. 4. Boutehala.M, Etude physico-chimique d’une montmorillonite échangée Application à la condition ionique, Thèse de magister, Université de Sétif, Alger, 1992, p175 De la Figure 2 on observe que l’augmentation de la concentration initial de Th(IV) provoque une diminution du rendement d’extraction à cause de la saturation de la résine. Par contre elle provoque une augmentation de la capacité de sorption où elle atteint un maximum égale 7,34 mg/g à une concentration mol/Len thorium. Effet de la température T (K) ∆G(kJ/mol) PM-s Bentonite sodique ∆G(kJ/mol) Bentonite sodique 296,15 -33891,96 -21602,7 303,15 -34235,31 -21211,9 313,15 -34725,81 -20653,5 323,15 -35216,31 -20095,2 Effet du pH initial La Figure 3 montre que pour la PM-s Bentonite sodique, la capacité de sorption et le rendement atteint sa valeur maximale à pHi = 6,36; mais lorsque le pH dépasse cette dernière, l’extraction diminue. Pour la Bentonite sodique, le pH a un effet presque négligeable sur l’extraction de Th(VI). PM-s Bentonite sodique: ΔH = ,8 kJ/mol ΔS = + 49,05 J/K Bentonite sodique: ΔH= ,98 kJ/mol ΔS = -55,834 J/K Figure 6: Effet de la température sur le rendement d’extraction du Th(IV) par les deux types d’adsorbants. [Th(IV)]= 10-4mol/l, m=0,01 g, V = 4mL, Φ= 250tpm. Tableau 1: Calcul de différents paramètres thermodynamiques (∆H, ∆S et ∆G): La figure 6 nous montre que montres que l’augmentation de la température favorise l’extraction de Th(IV) où il passe de 68 % à 81,68 % pour la PM-s Bentonite sodique. Par contre pour la bentonite sodique le rendement d’extraction diminue avec l’augmentation de la température où il passe de 94% à 81%. ∆G étant négative, les extraction sont spontanées. ΔS < 0 exprime la stabilité des complexes dans phase solide de la bentonite sodique. Tandis que pour la bentonite magnétique, ΔS > 0 , les complexes ainsi formés sont en mouvement dans le double fim. Figure 3: Effet du pH initial , m=0,01 g, [Th(IV)]= 10-4mol/l, V= 4 mL, Φ= 250 tpm.