Ion-calix (4) arene pyridine interactions and the removal of heavy metal cations from water by naturally occurring clay

Abstract

La présence de diverses espèces de polluants telles que des métaux lourds dans les effluents industriels et dans le sol constitue une source potentielle de pollution des ressources en eau. Des actions préventives et protectrices sont exigées et doivent être développées. Donc, le but principal de ce travail est de développer des matériaux simples et peu coûteux pour l’élimination des métaux lourds des effluents industriels. La première partie de ce travail, concerne la caractérisation de l’effluent du raffinage du traitement di nickel d’une industrie d’hydrométallurgie dans la région de Marrakech. Les résultats des analyses physico-chimiques ont montré que les échantillons prélevés ont une conductivité électrique élevée de l’ordre de 26 dS/m et pH neutre à basique, et de très fortes charges en sulfates (32.16 g/l). Elles présentent des concentrations élevées en CI⁻, NH₄⁺, Na⁺, Ng₂⁺, et en certains métaux lourds (Co, Ni) particulièrement sous forme de fraction dissoute. La deuxième partie de ce travail concerne l’étude de l’interaction de calix(4)pyridine,1a,et son composant monomérique, 1b, avec des cations métalliques, dans l’acétonitrile. Les mesures RMN₁H effectuées à 298 K montrent l’intérêt de l’azote de pyridine dans la complexation des cations métalliques par le ligand. Les données de titration conductimétrique impliquant la ont démontré que la stœchiométrie observée était de deux cations mercure par ligand. Concernant le composant monomérique, 1b, son interaction ave des cations métalliques, donne des complexes de stoechiométrie 2 :1 (ligand : métal) à l’exception du Pb (composition en 1 :1). Les mesures calorimétriques et potentiométriques ont été effectuées pour dériver les paramètres thermodynamiques de la complexation de 1a et 1b avec des cations métalliques. Pour tous les systèmes étudiés, le procédé de complexation était contrôlé au point de vue enthalpie et des effets de compensation d’enthalpie-entropie ont été observés dans la complexation de 1a et des cations métalliques. La troisième partie de ce travail concerne l’étude de l’élimination des métaux lourds toxiques (Cd (II), Cu (II), Pb (II) par une argile naturelle des solutions aqueuses. L’argile utilisée, est tout d’abord, caractérisée par diffraction aux rayons X et par fluorescence aux rayons X. ensuite la capacité de rétention d’argile vis-à-vis des métaux lourds ainsi que l’effet de diffèrents paramètres (temps d’équilibre, rapport solide/liquide et le pH de la solution) sur le processus de rétention ont été déterminés. Les résultats montrent que le processus de rétention métaux lourds par l’argile testée, dans la solution aqueuse, atteint un état d’équilibre durant une heure. Les résultats ont montré également une grande influence du pH sur la rétention vis-à-vis des métaux lourds dans l’eau et les données expérimentales suivent l’équation de Langmuir. La capacité maximum obtenue pour des cations est de 0.142 mmol/g (9.02 mg/g),0.124 mmol/g (25.70 mg/g) et 0.081 mmol/g (9.11 mg/g) respectivement pour le Cu(II), et Pb(II) et le Cd(II). A la fin de ce travail, nous avons montré également préparé un nouveau matériau comme agent décontaminant pour traitement des eaux usées par immobilisation du ligand,1a, sur la surface de l’argile. L’étude préliminaire sur la rétention du Pb(II) montre que l’argile modifiée posséde une bonne affinité pour le Pb comparée à l’argile non modifiée.