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 DE THORIUM (IV) PAR DES PARTICULES MAGNETIQUES A. MIRAOUI, M. A.DIDI, H. BENDIAF, I. BELBACHIR Université de Tlemcen, Département de chimie, Laboratoire des Technologies de Séparation et de Purification, BP119-Tlemcen- Algérie, Introduction Synthèse des extractants solides magnétiques Chaque année, les industries rejettent entre 300 et 500 millions de tonnes de métaux, solvants, boues toxiques et autres effluents. 70% des déchets industriels générés par les pays développés sont rejetés dans l'eau sans traitement préalable et polluent l’eau utilisée pour des besoins domestiques. Afin de préserver notre cadre de vie, on doit traiter les effluents aqueux contenant des métaux lourds tels que le Thorium. La récupération de certains métaux est considérée indispensable dans l'industrie moderne, leurs larges applications dans les secteurs industriels, peuvent conduire à l'épuisement de leurs minerais. Dans le but de récupérer ces éléments valorisables, il est nécessaire de développer des méthodes pour leur extraction à partir d'autres sources. Synthèse de charbon actif magnétique : on dissout 7,8 g de FeCl3 et 3,9 g de FeSO4 dans 400 mL de solution aqueuse à 70oC . On ajoute 9,9 g de charbon actif, puis on ajoute 100 mL de NaOH goutte à goutte pour précipiter les oxydes de fer. On lave le matériau solide obtenue avec l'eau distillée et on le sèche dans un four à 100 ° C pendant 2 h. Synthèse du PMs-PAEMFP: 5 mL de ferrofluide sont ajoutés à 10 mL polymère dans l’eau où le pH est ajusté à 2.0 par HNO3 sous agitation vigoureuse pendant 5 minutes . Le mélange est rendu basique par l’ajout de NaOH jusqu'à l’apparition d’un précipité, ce précipité est redispersé dans HNO3 dilué. Le mélange est concentré par l’évaporation de l’eau . Synthèse du PMs-PAEMFP: On mélange 150 mL du ferrofluide et 30 mL du polymère sous chauffage à 50°C pendant 40 minutes. 50 mL de méthanol sont ajoutés sous agitation pendant 30 minutes, puis le mélange est décanté sur des plaques magnétiques. Le précipité est séché dans l’étuve à 50°C pendant 24h. Résultats et discussion Etude de la diffusion des ions Th(IV) R1 =0,961 R1 =0,956 R1 =0,950 R2 =0,991 R2 =0,993 R2 =0,995 Objectif R3 =0,928 R3 =0,933 R3 =0,945 Figure 03 : Le tracé linéaire de l’étude diffusionnelle d’adsorption de Th(IV) par le charbon actif magnétique ( ), PMS-PAEMFP ( ) et PMS-PAEMFP ( ). R1 :Charbon actif magnétique, R2 : PMS-PAEMFP, R3 : PMS-PAEMFP Le travail effectué dans cette étude porte sur l’extraction liquide-solide de thorium par : Figure 01 : Rendement d’extraction de thorium par le charbon actif magnétique, PMS –PAEMFP et PMS-PAEMFP en fonction de pHi. [Th(IV)]0=10-4 mol L-1, m = 0,01 g, V = 4 mL,Ø=250tpm. Effet de la concentration initiale en Th(IV) Le charbon actif magnétique Des nanoparticules magnétiques fonctionnalisées par l’acide poly (aminoéthylène 1-N-methyl -1-acide formique 1-acide phosphonique) (PAEMFP) Protocole d’extraction Figure 04 : La capacité de sorption de thorium (IV) par le charbon actif magnétique, PMS-PAEMFP et PMS-PAEMFP en fonction de [Th4+],m = 0,01 g, V = 4 mL, Ø = 250 tpm. Effet du temps de contact Sm (III) (4 mL) 0,01 g d’extractant R1 =0,961 Effet de la force ionique de la phase aqueuse R2 =0,993 R1 =0,808 Extraction R3 =0,933 R2 =0,999 R3 =0,990 Séparation par aimant Modèle du pseudo premier ordre Modèle du pseudo second ordre Figure 02: Application du modèle cinétique à la sorption des ions Th(IV) par le charbon magnétique et PMS –PAEMFP et PMS-PAEMFP.[Th(IV)]0=10-4mol.L-1 , m = 0,01 g, V = 4 mL, Ø = 250 tpm. R1 :Charbon actif magnétique, R2 : PMS-PAEMFP, R3 : PMS-PAEMFP Analyse UV/Visible de la phase aqueuse Régénération de la phase solide Par PMS-PAEMFP Par PMS-PAEMFP Par le charbon actif Figure 05 : Effet de la force ionique sur la sorption de Th(IV), [Th(IV)]0=10-4 mol.L-1, m = 0,01 g, V = 4 mL, Ø = 250 tpm Conclusions L’étude cinétique montre que le temps d’équilibre de sorption est de 120 minutes pour le charbon actif magnétique et pour le PMS–PAEMFP il est de 105 minutes PMS–PAEMFP. Le processus d’extraction est contrôlé par le modèle cinétique du Pseudo-premier ordre pour le charbon actif magnétique et par Pseudo-second ordre pour PMS–PAEMFP et PMS–PAEMFP. Le processus d’adsorption du Th(IV) dans nos conditions de travail est contrôlé par les trois modèles d’adsorption pour le PMS-PAEMFP et PMS-PAEMFP, et par les deux modèles de diffusion pour le charbon actif magnétique. L’étude de pH montre que le rendement d’extraction atteint ces valeurs maximales un pH=3,02 pour le charbon actif magnétique et PMS–PAEMFP, et à un pH=3,87 pour le PMS-PAEMFP. La capacité d’adsorption maximale est de 208 mg.g-1 pour le charbon actif magnétique , de 43 mg.g-1 pour le PMS–PAEMFP et de 27 mg.g-1 pour le PMS–PAEMFP . L’acide sulfurique donne le meilleur rendement d’élution (100%) pour PMS-PAEMFP et PMS-PAEMFP, et par le HNO3 pour le charbon actif magnétique. Figure 06 : Effet de la nature de l’éluant sur le rendement de l’élution