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Adsorption du pentachlorophénol par des nanomatériaux à base d'argile

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Jhimi, Khouloud (2018). Adsorption du pentachlorophénol par des nanomatériaux à base d'argile. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

La technique de stabilisation/solidification (S/S) est généralement incapable d’immobiliser les polluants organiques lorsqu’elle repose sur une simple utilisation du ciment Portland comme liant hydraulique. L’utilisation d’agents préadsorbant comme additifs au ciment représente une voie possible d’utilisation de la S/S pour traiter les sols contaminés par des polluants organiques. Ce projet de recherche traite de la possibilité de synthèse des agents préadsorbants à partir des argiles ayant la capacité d’adsorption des polluants organiques en vue de S/S. Dans ce contexte, l’adsorption d’un pesticide organique très toxique, le pentachlorophénol, a été étudiée sur deux nanomatériaux hybrides d’argile. Les deux matériaux ont été synthétisés, caractérisés et leur adsorption du PCP a été évaluée en laboratoire. Les nanomatériaux à base d’argile sont une argile organophile (Bt-HDTMA) synthétisée à partir de bentonite et d’un tensioactif, le bromure d’hexadecyltrimethylammonium (HDTMA) et un nanocomposite carboné (Bt-GL) synthétisé à partir de saccharose et de bentonite. La caractérisation des matériaux a été réalisée par la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF) et l’analyse thermogravimétrique (ATG), la diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS), la détermination de l’hydrophobicité par la mesure de l’angle de contact ainsi que la mesure de la charge de surface par le potentiel zêta. Cette caractérisation nous a permet de confirmer l’intercalation de tensioactif dans l’espace interfoliaire et la formation du graphène entre les particules argileuses. L’étude d’adsorption montre que les deux matériaux étudiés possèdent une capacité d’adsorption de PCP importante. L’étude de la cinétique montre que le processus d’adsorption suit le pseudo-second ordre et les résultats d’équilibre d’adsorption sont décrits par le modèle de Langmuir pour les deux matériaux. L’influence du pH de la solution a également été étudiée. L’augmentation de pH affecte négativement le processus d’adsorption en raison de la charge nette négative de l’adsorbant et de l’adsorbat à un pH plus élevé. La présence d’arsenic As (V) avec une concentration de 50 mg·g-1 a amélioré le processus d’adsorption. Les mécanismes d’adsorption peuvent être décrits par l’interaction π-π et la liaison d’hydrogène pour Bt-GL et l’interaction hydrophobe, électrostatique et la liaison d’hydrogène pour Bt-HDTMA.

Titre traduit

Adsorption of pentachlorophenol to clay hybrid nanomaterials

Résumé traduit

The stabilization/solidification (S/S) technique is generally unable to immobilize organic pollutants when it relies on the simple use of Portland cement as a hydraulic binder. The use of pre-adsorbent agents as cement additives represents a possible way of using S/S to treat soils contaminated with organic pollutants. This research project deals with the possibility of synthesis of pre-adsorbent agents from clays having a good adsorption capacity of organic pollutants. In this context, the adsorption of a highly toxic organic pesticide, pentachlorophenol, was studied on two hybrid nanomaterials of clay. Both materials were synthesized, characterized and their adsorption of PCP was evaluated. The clay-based nanomaterials are an organophilic clay synthesized from bentonite and a surfactant, hexadecyltrimethylammonium bromide (HDTMA) and a carbon nanocomposite synthesized from sucrose and bentonite. The characterization allowed us to confirm the intercalation of surfactants in the interfoliar space and the formation of graphene between the clay particles. The characterization was performed by Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and thermogravimetric analysis (TGA), small angle X-ray scattering (SAXS), the determination of hydrophobicity by measuring the contact angle as well as the measurement of the surface charge by the zeta potential. The adsorption study showed that the two materials studied have a high PCP adsorption capacity. The kinetics study showed that the adsorption process followed the pseudo-second order and the adsorption equilibrium results were described by the Langmuir model for both materials. The influence of the pH of the solution was also studied. The pH increase adversely affected the adsorption process due to the negative net charge of the adsorbent and the adsorbate at a higher pH. The presence of arsenic As (V) improved the adsorption process. The adsorption mechanisms can be described by the π-π interaction and hydrogen bonding for Bt-GL and the hydrophobic, electrostatic interaction and hydrogen bonding for Bt-HDTMA.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire par article présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise en génie de l'environnement". Comprend des références bibliographiques (pages 71-84).
Mots-clés libres: bentonite, argile organophile, nanocomposite carboné, graphène, pentachlorophénol, adsorption, caractérisation
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Ouellet Plamondon, Claudiane
Codirecteur:
Codirecteur
Dubé, Jean-Sébstien
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie de l'environnement
Date de dépôt: 08 mars 2019 16:07
Dernière modification: 26 mars 2019 15:31
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2212

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