Synthèse des aluminosilicates de type géopolymères et zéolite LTA à partir des kaolins. Application à l’adsorption des métaux lourds (Cu(II), Cr(VI)) et des colorants textiles (jaune bezanyl, vert nylomine)

Abstract

Les rejets des micropolluants d’origine variable (colorants anioniques, métaux lourds…) ne cessent d’augmenter. Ces polluants toxiques et peu dégradables, sont en général à l’origine de nombreux effets nocifs sur la santé. La zéolite LTA a été synthétisée par la méthode de l'autoclave, en milieu alcalin, en utilisant l'argile DD3 algérienne. La zéolite synthétisée LTA peut être utilisée efficacement pour l'adsorption du jaune bezanyl (JB) et vert nylomine (VN) (25 mg L-1) à très faibles doses d'adsorbant (0,1 gzeoliteLTA ), à pH neutre (~ 7) et à une température inférieure à 60 °C. Cependant, une dilution préalable des effluents contenant le vert nylomine (VN) diminuerait l'encombrement stérique de ces molécules et améliorerait par conséquent les capacités d'adsorption. D'un autre côté, un pH très acide et très alcalin améliore l'adsorption mais améliore aussi la désalumination de la zéolite. L'isotherme de Freundlich et la cinétique du pseudo-deuxième ordre sont les modèles les plus appropriés pour décrire l'élimination du JB (Ea = 23,4 ± 1 kJ mol-1) et du VN (Ea = 18,34 kJ mol-1) de l'eau. Les changements d'énergie libre (ΔG°), d'enthalpie (ΔH°) et d'entropie (ΔS°) pendant la physisorption ont été soigneusement évalués à des températures inférieures à 60 °C afin d'éviter la contribution des paramètres thermodynamiques de la dissolution des colorants. L’étude sur l'effet de l'humidité et des températures contrôlées simultanément en vue de produire des géopolymères nanostructurés dérivés du métakaolin pour des applications fonctionnelles a été faite. Des échantillons des géopolymères ont été préparés en dispersant le métakaolin de haute qualité dans des solutions de « water glass », puis durcis et séchés en utilisant des conditions d'humidité et de température bien contrôlées pour différentes durées de vieillissement. La stabilité chimique, les propriétés mécaniques et la capacité de l’adsorption ont été étudiées dans le but d'explorer davantage leurs applications fonctionnelles potentielles. L'incorporation des polymères, tels que l'acide alginique et le pluronic-123, donne des nanorachitectures fonctionnalisés qui présentent une aptitude à l'élimination des ions de métaux lourds en solution (par exemple Cr VI et Cu II).