Recherche Avancée

Thèse soutenue

Adsoption par les argiles anioniques [Mg-AI] et [Zn-AI] de molécules et macromolécules organiques intervenant dans l'environnement

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Auteur / Autrice : Jérôme Inacio
Direction : Jean-Pierre Besse
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie, sciences des matériaux
Date : Soutenance en 2002
Etablissement(s) : Clermont-Ferrand 2

Résumé

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Avec des capacités d'échange anioniques élevées et des surfaces hydroxylées très actives, les Hydroxydes Doubles Lamellaires (argiles anioniques) sont des matériaux intéressants pour le piégeage de molécules écologiquement indésirables. Nous avons entrepris au cours de ce mémoire, l'étude des propriétés d'adsorption d'une série de matériaux HDL vis-à-vis de pesticides appartenant à la famille des aryloxy -acétiques, et des dérivés phénoliques. Nous nous sommes intéressés à l'influence des propriétés physiques et chimiques de la matrice minérale sur la capacité d'adsorption afin d'obtenir le matériau idéal pour une utilisation dans un procédé de traitement des eaux. La caractérisation structurante et morphologique systématique des différents systèmes argile/polluant a été réalisée par différentes techniques (DRX, IR, ATG, MEB, isotherme N2 à 77 K, mesure de porosité) en parallèle à l'enregistrement des isothermes d'adsorption/désorption des pesticides. Les rétentions de pesticides réalisées sur deux matrices HDL étudiées [Mg-AI] et [Zn-AI], nous ont permis de déterminer les différents paramètres influençant le processus d'adsorption. La rétention de l'herbicide MCPA se fait à la surface de l'argile et, sous certaines conditions, dans le domaine interlamellaire du réseau hôte. L'orientation et le positionnement de la molécule organique dans les sites internes de la structure minérale, dépendent de la taille de l'anion mais aussi de la nature des substituants présents sur le cycle aromatique des molécules organiques. L'étude réalisée par spectroscopie RMN 1H HR MAS permet la détermination ''in situ'' de la part de polluant présent dans un échantillon solide prélevé du sol. Nous nous sommes ensuite intéressés à l'utilisation des HDL comme systèmes modèles de la fraction argileuse des sols. La préparation de nanocomposites HDL/acide humique et HDL/oxydes de fer engendre des modifications de propriétés de surface. Le polluant établit alors des interactions avec les oxydes et/ou les chaînes alkyles des substances humiques, ce qui permet d'accroître la capacité de rétention de l'argile modifiée vis-à-vis du polluant. La présence de protéine dans les sols nous a amené à réaliser, en collaboration avec l'équipe Science du Sol de l'INRA de Montpellier, une étude sur les interactions argiles/protéines et à s'intéresser à l'influence de leur adsorption sur l'activité des enzymes extracellulaires et la biodégradation des subtrats protéiques. L'enzyme absorbée maintient une activité catalytique, toutefois, le Ph et la force ionique affectent la stabilité de la structure interne de la protéine, et modifient le processus d'adsorption et l'activité catalytique de l'enzyme. La dernière partie de ce travail a été consacrée à la transformation du 4-chlorophénol en cyclohexane par les catalyseurs, [Zn-AI-RuCI5H20] et la phase [Mg-AI-CI] imprégnée au ruthénium, dans des conditions de réduction catalytique douce à 25°C sous hydrogène