Chimie de L`environnement

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR
ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE
UNIVERSITE MOULOUD MAMMERI
TIZI-OUZOU
FACULTÉ DES SCIENCES EXACTES
DÉPARTEMENT DE CHIMIE
MÉMOIRE DE MAGISTER
Spécialité : Chimie
Option : Chimie de L’environnement
Présenté par :
FERHAT MOURAD
THÈME :
CO-ADSORPTION DES MÉTAUX LOURDS SUR
LA BENTONITE MODIFIÈE EN PRÉSENCE DE
FLOCULANTS MINÉRAL ET BIOLOGIQUE
Soutenu le : 17 Avril 2012
Devant le Jury composé de :
DELLAH Saliha MCA UMMTO Présidente
LOUNICI Hakim Pr. CUB Rapporteur
MEZIANE Smail MCA UMMTO Examinateur
ABDI Nadia Pr. ENP Examinatrice

REMERCIEMENT
Ce travail à été réalisé au laboratoire de Chimie Appliqué et Génie Chimique (LCAGC) de
L’université Mouloud Mammeri de Tizi-Ouzou.
Je remercie profondément Monsieur H. LOUNICI Professeur à L’UMMTO pour l’intérêt
constant qui ‘il a porté à ce travail en acceptant de diriger cette étude, sans oublier
d’adresser mes remerciement et d’exprimer ma reconnaissance à Mr S. KADOUCHE ,
Maitre assistant à l’UMMTO de m’avoir aidé et d’avoir suivi de proche mes travaux.
Je remercie vivement Madame S. DELLAH Maitre de Conférences à L’UMMTO pour
l’honneur qu’elle me fait en acceptant de présider le jury de ma soutenance.
Je suis sensible à l’honneur que m’ont fait Mr S.MEZIANE Maitre de conférences à
L’UMMTO et Madame N. ABDI Professeur à L’ENP pour m’avoir honoré de leur
présence en acceptant de juger ce travail.
Mes remerciements s’adressent également à Monsieur S. TEZKRATT , Maitre de
conférences à L’UMMTO et Monsieur A. MECHERRI, Professeur à L’UMMTO de
m’avoir accepté dans leur laboratoire (LCAGC) et pour leur aide.
Je tiens aussi à exprimer ma reconnaissance à tous qui m’ont aidé à réaliser le travail
d’analyse et de caractérisation en particulier Pr. A. SAHMOUNE, Brahim, Nadia, Saliha
et Mourad Hellouane.
Je n’oublie pas d’adresser mes remerciements et d’exprimer ma reconnaissance à Madame D.
LOUNI Maitre assistante à L’UMMTO, pour son aide et ses remarques fructueuses.
Qu’elle trouve ici ma profonde gratitude.
Enfin, à tous qui m’ont apporté leur aide, et contribué, de proche ou de loin, dans
l’élaboration de ce mémoire… MERCI.

DÉDICACES
Je dédie ce modeste travail à :
À la mémoire de mon cher père ;
À celle qui m’a éclaircit le chemin de la vie et ne cesse de m’encourager…ma très
chère mère, que dieu la protège ;
À celle qui m’a été le soutien moral pendant ce projet… ma femme ; qu’elle
trouve dans ce modeste travail mes gratitudes et reconnaissances ;
À ma fille INES, que dieu la protège ;
À mes frères et sœur chacun à son nom ;
À ma belle famille ;
À tous mes amis.

SOMMAIRE
Introduction Générale………………………………………………………………….....1
Chapitre I: pollutions des eaux par les métaux et leurs traitements................................3
I.1. Définition des métaux lourds .......................................................................................... 5
I.1.1.Hydrolyse des métaux ................................................................................................... 5
I.2.2. Complexe métalliques en solution aqueuse ................................................................. 6
I.2.Techniques d'élimination et de récupération des métaux lourds ...................................... 7
I.2.1. Procédés de transfert liquide-solide ............................................................................. 8
I.2.1.1. La précipitation ......................................................................................................... 8
I.2.1.2. Cémentation ............................................................................................................ 10
I.2.1.3. L'échange d'ions ...................................................................................................... 11
I.3.1.4. L'électrolyse ............................................................................................................ 12
I.2.1.5. L'adsorption ............................................................................................................. 13
I.2.1.6. La coagulation-floculation ...................................................................................... 13
I.2.2. Procédés de transfert liquide-liquide .......................................................................... 14
I.2.2.1. Extraction par solvant ............................................................................................. 14
I.2.3.Procédés de transfert membranaires ........................................................................... 14
I.2.4. Procédés biologiques .................................................................................................. 15
I.2.4.1.La bioremédiation .................................................................................................... 15
Chapitre II: les argiles…………………………………………………………………...18
II.1. Structure et classification des minéraux argileux ........................................................ 18
II.1.1. Classification des argiles ......................................................................................... 19
II.1.2. Les smectites ............................................................................................................ 23
II.1.3. Origine de la Bentonite ............................................................................................. 24
II.1.3.1. Rétention des métaux par les bentonites ................................................................ 24
II.2. Les modèles de sorption .............................................................................................. 25
II.2.1. Les modèles de complexation de surface.................................................................. 26
II.3. Caractéristiques générales de l’adsorption à l’interface liquide/solide. ....................... 27
II.3.1. Définition de l'adsorption ........................................................................................ 27
II.3.2. Cinétique d'adsorption .............................................................................................. 27
II.3.2.1.Modèle réversible du premier ordre ....................................................................... 27

II.3.2.2. Modèle de la cinétique du deuxième ordre ........................................................... 28
II.3.3. Modélisation de l’adsorption .................................................................................. 28
II.3.3.1.Classification des isothermes d’adsorption ............................................................ 29
II.3.3.1.1. Notion et types d’isothermes d’adsorption ........................................................ 29
II.3.3.2. Modélisation des isothermes d’dsorption ............................................................. 30
Chapitre III : chitine et chitosane……………………………………………………….34
III.1. Sources de la chitine et du chitosane ......................................................................... 34
III.2. Structure de la chitine et du chitosane ....................................................................... 35
III.3. Extraction de la chitine et sa transformation en chitosane ......................................... 37
III.3.1. Préparation du chitosane à partir de la chitine (Processus de désacétylation) ......... 38
III.3.2. Propriétés physico-chimiques de la chitine et du chitosane ................................... 39
III.3.3. Applications générales de la chitine et du chitosane .............................................. 40
III.3.4. Principe de la coagulation-floculation pour le chitosane ......................................... 42
III.3.5. Interaction avec les particules inorganiques ............................................................ 44
III.3.5.1. Les argiles – particules colloïdales ....................................................................... 44
III.3.5.2. Mécanismes d’interactions chitosane-argile ......................................................... 44
III.3.5.3. Coagulation-floculation par le mélange chitosane-bentonite ............................... 45
Chapitre IV: Matériel et méthodes……………………………………………………...46
IV.1.Matériel ....................................................................................................................... 46
IV.1.1.Solutions et produits utilisés .................................................................................... 46
IV.1.2. Petit matériel ........................................................................................................... 46
IV.1.3. Appareillage ........................................................................................................... 46
IV.2. Méthodes .................................................................................................................... 47
IV.2.1.Préparation et caractérisation des matériaux (bentonite et chitosane) ..................... 47
IV.2.1.1.Protocole d’obtention de la bentonite de Maghnia .............................................. 47
IV.2.1.2.Préparation du chitosane à partir des carapaces de crevettes ................................ 48
IV.2.1.2.1.Obtention de la chitine ...................................................................................... 48
IV.2.1.2.2.Obtention du chitosane ...................................................................................... 49
IV.2.1.3. Caractérisation de la bentonite ............................................................................. 49
IV.2.1.4. Caractérisation des échantillons du chitosane préparés ...................................... 50
IV.2.2.Optimisation de l’adsorption du Co, Ni et Zn sur la bentonite ................................ 52