Synthèse d'un nouveau média filtrant à base de cellulose modifiée chimiquement par greffage de la pyridine-3-chlorhydrates de chlorure de carbonyle (PCCC) pour la dépollution des eaux

Abstract

De nombreuses industries (textiles, papeterie, agroalimentaire,…etc) sont de gros consommateurs d’eau, et rejettent des eaux polluées riches en colorant et métaux lourds. Dans ce travail nous nous sommes intéressés à la synthèse et à la caractérisation de cellulose dissoute modifiée par Pyridine-3-chlorhydrate de chlorure de carbonyle (PCCC). La préparation de ce substrat a lieu dans des conditions douces. La cellulose est activée par immersion dans l’acide sulfurique 3%, et subit un lavage au méthanol à reflux puis séché à 80°C. Le greffage de la cellulose dissoute par PCCC se fait à 120°C et dans un milieu ionique DMC/LiC1. Après séchage, le matériau final a été caractérisé par spectroscopie infrarouge, thermogravimétrie, microscopie électronique, porosimétrie et microanalyses. Les résultats obtenus par les différentes techniques d’analyse montrent que le greffage a eu bien lieu, le degré de substitution est de l’ordre de 1. Dans un second temps, nous nous sommes intéressés à l’adsorption du bleu de méthylène (BM) et du Pb²⁺ sur la cellulose fonctionnalisée et non fonctionnalisée. La quantité de BM adsorbée et ou du Pb dépend de la concentration initiale. Le greffage de la cellulose augmente ses capacités d’adsorption, amélioration que l’ont peut attribuer à la présence du cycle pyridinique favorisant les interactions avec les deux cations, BM et Pb²⁺. Les études cinétiques de la réaction d’adsorption montrent que l’équilibre est atteint au bout de 60 minutes. La cinétique d’adsorption est parfaitement modélisée par un modèle du pseudo second ordre, et qu’elle est bien décrite par le modèle de Langmuir ce qui perme en évidence la relative homogénéité des sites et que l’adsorption s’opère par la formation d’une monocouche d’adsorbat. Des expériences conduites à différentes températures ont permis de déterminer les paramètres thermodynamiques qui montrent la spontanéité et l’exothermicité de la réaction. L’accroissement de température entraîne une diminution des interactions ioniques entre le cycle pyridinique riche en électrons et le colorant cationique. L’augmentation de température est défavorable à l’adsorption, lais il permet de valoriser le média adsorbant : un lavage du substrat saturé permettrait en effet la désorption du colorant et donc sa possible réutilisation.