Séparation et pré-concentration du Pb(II) et du Cu(II) par la

215208

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

MENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

MEMOIRE

Présenté à

- TLEMCEN

FACULTE DES SCIENCES

-Département de Chimie-

Magister en Chimie

Option : Catalyse et chimie fine

Par

Mme. Benmansour Meryem née Mesli

Soutenu, le 11 / 03 /2012

Devant le jury composé de :

Mr. Didi Mohamed Amine Président U.ABB de Tlemcen Mr. Mansri Ali Examinateur Professeur Mr. Arrar Zoheir Examinateur MCA U.ABB de Tlemcen Mr. Makhoukhi Benamer Examinateur MCA Mr. Belkhouche Nasr-Eddine Encadreur MCA U.ABB de Tlemcen Séparation et pré-concentration du Pb(II) et du

Cu(II) par la technique de membrane liquide

émulsionnée (MLE)

Remerciements

Ce travail a été réalisé au sein de laboratoire des Technologies de Séparation et de Purification (LTSP) à P N IHG de Tlemcen. Il a été dirigé par Monsieur Belkhouche Nasr-Eddine, Maître de

Conférences P Ń à qui, jM M

ŃMMŃ M P P M MP n vue de

concrétiser ce travail Que, le Directeur et les membres du laboratoire de Catalyse et Synthèse en Chimie Organique (LCSCO) trouvent mes vifs remerciements de M

PMP MP MNMPB

Mes sincères ŃP MP Monsieur Didi Mohamed

Amine, P Ń PP M P Ń

travail et pour nous avoir honoré de présider le jury de cette thèse. Que Monsieur Mansri Ali, Professeur P Ń nous a honoré de participer à ce jury. Ma gratitude va à Monsieur Arrar O MP ŃŃ à iversité de Tlemcen, pour avoir accepté de participer à ce jury. Que Monsieur Makhoukhi Benamer, MP ŃŃ à

P e Tlemcen pour avoir pris part de ce jury.

A mon mari

Une dédicace spéciale pour ma fille Ines

A ma belle famille

A tous ceux qui me sont RPT

Liste des abréviations

a

0, a1 : sont les coefficients du polynôme

A

E : Surface totale des globules dmulsion Aliquat336 : N -méthyl- N, N -dioctyloctan-1-chlorure dammonium

Aq : en phase aqueuse

C: Constant

C i0 concentration dion mtalliue dans la phase dalimentation aant etraction C iép concentration dion mtalliue dans la phase dpuration C if concentration dion mtalliue dans la phase dalimentation aprs etraction D: diamètre moyen des gouttelettes dmulsion égal à 0,5µm [88]

D2EHPA : Acide di-(2-éthylhexyl) phosphorique

D R4NCl: Coefficient de diffusion de lAliuat336 ; égal à 1,15 .10-13 m2/s [30].

ELL : Extraction liquide liquide

EPS : Extraction en phase solide

F = q t/ qe i : symbole de concentration initiale k : Constante de vitesse de la réaction chimique K

1 : Constante de partition de lAliuat336 ; égale à 6,4 ( dans 1-décanol pur) [30]

K

2 : Constante de dissociation de lAliuat336 ; égale à 1,35.10-6M [29]

: Concentration du mtal luilibre.

Concentration du mtal linstant t.

MLE : membrane liquide émulsionnée

MLI : Membrane liquide immobilisée

MLS : Membrane liquide supportée

0 : symbole de phase organique

PAR : (4-(2-pyridylazo)-résorcinol

ppm : Particule par million (mg/l) q e : Concentration de lion mtalliue luilibre q t : Concentration de lion mtalliue linstant t

R rendement detraction, %

Liste des abréviations

S : aire de chaque gouttelette dmulsion

T : Température en Kelvin

t0 : valeur réelle t : variable codée T o : valeur moyenne ; valeur réelle

TOPO: oxyde de trioctylphosphine

tpm : Tour par minute TritonX-100 : 4-octylphénol polyéthoxylaté Tween20 : Polysorbate 20

V : Volume de chaque gouttelette dmulsion

V

A Volume dalimentation

V

E : Volume total des globules dmulsion

X iXj interactions dordre deu X iXjXk interactions dordre trois

T : Pas ; valeur réelle

Table des Matières REMERCIEMENTS

DEDICACES

LISTE DES ABREVIATIONS

INTRODUCTION GENERALE ..... 1

_____________________________PARTIE THEORIQUE__________________________

Chapitre I: Sources anthropiques du plomb

I. Histoire de lutilisation du plomb....3

II. Activités métallurgiques ...4

1- Métallurgie de première fusion ...4

2- Recyclage : métallurgie de deuxième fusion.........6

III. Activités industrielles..........7

1- Production dessence au plomb.........7

2- Protection contre les radiations......8

3- Recouvrement de toit...8

4- Matière d'apport de soudure et canalisation..9

5- Accumulateur ..9

6- Munitions et lests de pêche.9

7- Minium, siccatif pour peinture.9

8- Peintures..10

9- Verre cristal11

IV. Autres applications..11

V. Sources de pollution.11

1- Plomb dans lenironnement 11

2. Effets Toxiques12

3- Mesures préventives 13

Chapitre II: Aperçu général sur les métaux

I-Introduction..14

II- Aspects théoriques sur le plomb..14

1-Introduction .14

2- Minéralogie, spéciation et stabilité ..15

3-Propriétés physico-chimiques .17

III- Aspects théoriques sur le cuivre.17

1- Caractéristiques physico-chimiques.19

2- Chimie du cuivre20

3-Toxicité..21

Chapitre III : Vue Générale sur la séparation membranaire

1- Introduction22

2- Types de membranes22

3- Matériaux de fabrication24

4- Applications.25

5- Avantages.26

Chapitre IV : La technique de membrane liquide émulsionnée (MLE)

1- Introduction.27

2- Avantages des membranes liquides émulsionnées..28

3- Principe de membrane liquide émulsionnée..29

4- Formulation de la membrane liquide31

5- Mécanisme de transfert de masse.37

6- Paramètres expérimentaux influant le processus de MLE.38

Chapitre V : Chimie des extractants

I. Introduction..40

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE

MENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE

MEMOIRE

Présenté à

- TLEMCEN

FACULTE DES SCIENCES

-Département de Chimie-

Magister en Chimie

Option : Catalyse et chimie fine

Par

Mme. Benmansour Meryem née Mesli

Soutenu, le 11 / 03 /2012

Devant le jury composé de :

Mr. Didi Mohamed Amine Président U.ABB de Tlemcen Mr. Mansri Ali Examinateur Professeur Mr. Arrar Zoheir Examinateur MCA U.ABB de Tlemcen Mr. Makhoukhi Benamer Examinateur MCA Mr. Belkhouche Nasr-Eddine Encadreur MCA U.ABB de Tlemcen Séparation et pré-concentration du Pb(II) et du

Cu(II) par la technique de membrane liquide

émulsionnée (MLE)

Remerciements

Ce travail a été réalisé au sein de laboratoire des Technologies de Séparation et de Purification (LTSP) à P N IHG de Tlemcen. Il a été dirigé par Monsieur Belkhouche Nasr-Eddine, Maître de

Conférences P Ń à qui, jM M

ŃMMŃ M P P M MP n vue de

concrétiser ce travail Que, le Directeur et les membres du laboratoire de Catalyse et Synthèse en Chimie Organique (LCSCO) trouvent mes vifs remerciements de M

PMP MP MNMPB

Mes sincères ŃP MP Monsieur Didi Mohamed

Amine, P Ń PP M P Ń

travail et pour nous avoir honoré de présider le jury de cette thèse. Que Monsieur Mansri Ali, Professeur P Ń nous a honoré de participer à ce jury. Ma gratitude va à Monsieur Arrar O MP ŃŃ à iversité de Tlemcen, pour avoir accepté de participer à ce jury. Que Monsieur Makhoukhi Benamer, MP ŃŃ à

P e Tlemcen pour avoir pris part de ce jury.

A mon mari

Une dédicace spéciale pour ma fille Ines

A ma belle famille

A tous ceux qui me sont RPT

Liste des abréviations

a

0, a1 : sont les coefficients du polynôme

A

E : Surface totale des globules dmulsion Aliquat336 : N -méthyl- N, N -dioctyloctan-1-chlorure dammonium

Aq : en phase aqueuse

C: Constant

C i0 concentration dion mtalliue dans la phase dalimentation aant etraction C iép concentration dion mtalliue dans la phase dpuration C if concentration dion mtalliue dans la phase dalimentation aprs etraction D: diamètre moyen des gouttelettes dmulsion égal à 0,5µm [88]

D2EHPA : Acide di-(2-éthylhexyl) phosphorique

D R4NCl: Coefficient de diffusion de lAliuat336 ; égal à 1,15 .10-13 m2/s [30].

ELL : Extraction liquide liquide

EPS : Extraction en phase solide

F = q t/ qe i : symbole de concentration initiale k : Constante de vitesse de la réaction chimique K

1 : Constante de partition de lAliuat336 ; égale à 6,4 ( dans 1-décanol pur) [30]

K

2 : Constante de dissociation de lAliuat336 ; égale à 1,35.10-6M [29]

: Concentration du mtal luilibre.

Concentration du mtal linstant t.

MLE : membrane liquide émulsionnée

MLI : Membrane liquide immobilisée

MLS : Membrane liquide supportée

0 : symbole de phase organique

PAR : (4-(2-pyridylazo)-résorcinol

ppm : Particule par million (mg/l) q e : Concentration de lion mtalliue luilibre q t : Concentration de lion mtalliue linstant t

R rendement detraction, %

Liste des abréviations

S : aire de chaque gouttelette dmulsion

T : Température en Kelvin

t0 : valeur réelle t : variable codée T o : valeur moyenne ; valeur réelle

TOPO: oxyde de trioctylphosphine

tpm : Tour par minute TritonX-100 : 4-octylphénol polyéthoxylaté Tween20 : Polysorbate 20

V : Volume de chaque gouttelette dmulsion

V

A Volume dalimentation

V

E : Volume total des globules dmulsion

X iXj interactions dordre deu X iXjXk interactions dordre trois

T : Pas ; valeur réelle

Table des Matières REMERCIEMENTS

DEDICACES

LISTE DES ABREVIATIONS

INTRODUCTION GENERALE ..... 1

_____________________________PARTIE THEORIQUE__________________________

Chapitre I: Sources anthropiques du plomb

I. Histoire de lutilisation du plomb....3

II. Activités métallurgiques ...4

1- Métallurgie de première fusion ...4

2- Recyclage : métallurgie de deuxième fusion.........6

III. Activités industrielles..........7

1- Production dessence au plomb.........7

2- Protection contre les radiations......8

3- Recouvrement de toit...8

4- Matière d'apport de soudure et canalisation..9

5- Accumulateur ..9

6- Munitions et lests de pêche.9

7- Minium, siccatif pour peinture.9

8- Peintures..10

9- Verre cristal11

IV. Autres applications..11

V. Sources de pollution.11

1- Plomb dans lenironnement 11

2. Effets Toxiques12

3- Mesures préventives 13

Chapitre II: Aperçu général sur les métaux

I-Introduction..14

II- Aspects théoriques sur le plomb..14

1-Introduction .14

2- Minéralogie, spéciation et stabilité ..15

3-Propriétés physico-chimiques .17

III- Aspects théoriques sur le cuivre.17

1- Caractéristiques physico-chimiques.19

2- Chimie du cuivre20

3-Toxicité..21

Chapitre III : Vue Générale sur la séparation membranaire

1- Introduction22

2- Types de membranes22

3- Matériaux de fabrication24

4- Applications.25

5- Avantages.26

Chapitre IV : La technique de membrane liquide émulsionnée (MLE)

1- Introduction.27

2- Avantages des membranes liquides émulsionnées..28

3- Principe de membrane liquide émulsionnée..29

4- Formulation de la membrane liquide31

5- Mécanisme de transfert de masse.37

6- Paramètres expérimentaux influant le processus de MLE.38

Chapitre V : Chimie des extractants

I. Introduction..40