République Algérienne Démocratique et Populaire

République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université des Sciences et de la Technologie d’Oran - Mohamed Boudiaf
Faculté des Sciences
Département de Physique
MEMOIRE
En vue de l’obtention du diplôme de Magister
Spécialité : Physique Option : Propriétés Electroniques des Matériaux
Présenté par
BOURAS Rabah
Soutenu le 13 /11/2011 devant le jury :
N. ZEKRI Professeur USTO-MB Président
M. KAMECHE Professeur USTO-MB Rapporteur
A. SAHMOUNE Professeur UMMTO Examinateur
B. HADDOU Maître Conférence A USTO-MB Examinateur
Laboratoire d’Etude Physique des Matériaux
Adsorption d’une Solution Electrolytique de Cuivre sur un Textile Echangeur de Cations :
Régénération sous Champ Electrique en Présence des Membrane Echangeuse d’Ions

Remerciements
En premier lieu, je remercie Dieu tout puissant qui m'a donnée la force de mener à
Terme ce travail.
J’aimerais dans ces quelques lignes remercier toutes les personnes qui, d’une manière ou
d’une autre, ont contribué au bon déroulement ces années, tout au niveau humain qu’au
niveau scientifique.
Ce travail a été réalisé au Laboratoire de Physico-Chimie des Matériaux de l’U.S.T.Oran
sous la direction du professeur Z.DERRICHE, que je remercie vivement pour avoir largement
contribué, par la qualité de ses conseil, et par ses encouragements, à l’aboutissement de ce
travail de recherche.
Je tiens à remercier monsieur le professeur N.ZEKRI, directeur du Laboratoire des
Propriétés Electronique des Matériaux à l’université des sciences et e la technologie
Mohamed Boudiaf d’Oran, pour m’avoir accueilli au sein de son laboratoire pour préparer
mon magister.
La direction de ce travail a été assurée par le professeur M.KAMECHE que je remercie pour
les discussions scientifiques que nous avons eues et qui m’ont beaucoup appris, notamment à
avoir un regard critique et à se poser la question de la pertinence de l’objectif fixé, de la
chose étudiée.
Je remercie Mr : N.ZEKRI d’avoir accepté le président du jury de soutenance. Je remercie
également messieurs, Mr : A. SAHMOUNE, Mr : B. HADDOU et pour m’avoir fait l’honneur
d’accepter d’être examinateurs de ce travail.
A tous mes amis, collègues de laboratoire et personnel de la Faculté des Sciences, j’aimerais
également vous offrir mon amicale reconnaissance pour votre présence, gentillesse et appui
qui ont su égayer ces années de travail.
La réalisation de ce travail n’aurait pas été possible sans le soutien moral et affectif d’êtres
chers. Je remercie donc tous les membres de ma famille qui ont su, me comprendre dans les
moments les plus difficiles. Je remercie mes parents pour leur appui et leur dévotion durant
toutes ces années pour que j’acquière une bonne éducation et une bonne formation
académique.

Résumé
L’objectif de ce travail est la mise en œuvre d’un dosage potentiométrique des ions
métalliques au moyen d’une électrode spécifique opposée à une électrode chlorure d’argent
comme électrode de référence. L’équation de Nernst permet donc de connaître la
concentration du métal en fonction de la différence de potentielle mesurée, à condition de
connaître le coefficient d’activité de l’espèce ionique du métal. Une autre alternative pour
contourner ce problème, est de travailler avec une force ionique constante. Mais cette dernière
demeure inefficace quand nous étudions la fixation du métal sur le textile échangeur de
cations en présence d’une autre espèce.
Nous avons fait une application de ce dosage potentiométrique pour étudier l’adsorption du
métal sur le textile échangeur de cations FIBAN-K-4. Les effets de quelques paramètres
expérimentaux ont été étudiés. En effet, la cinétique d’adsorption sur différentes
concentrations est de pseudo deuxième ordre pour le cuivre (II). En outre, l'isotherme
d'adsorption de ce métal a été étudiée en utilisant dix concentrations différentes. Pour les
faibles concentrations, les données expérimentales sont bien interprétées avec le modèle de
Freundlich. Toutefois, pour les concentrations élevées, deux hypothèses sont à considérer :
l’inefficacité de l’électrode spécifique ou bien la saturation du textile échangeur de cations.
Mots clés: Dosage potentiométrique ; Equation de Nernst ; Textile échangeur de cations ;
Métal lourd ; Modèles d’adsorption.

Introduction générale…………………………………………………………………………………1
I.1. Les membranes échangeuses d’ions ……………….……….……….……….……….………….4
I.1.1. Généralités ………………………………….……….……….……….……….………….4
I.1.2. Composition des membranes homopolaires ……….……….……….……….………….….4
I.1.3. Préparation des membranes …………….……….……….……….……..……………..5
I.1.3.1. Membranes homogènes …………….……….……….……….…...…………………5
I.1.3.2. Membranes des propriétés spécifiques ………….……….……….……….………..7
I.1.4. Propriétés physico-chimiques ……………………….……….……….………………..8
I.1.4.1. Exclusion ionique et potentiel Donnan ………….……….……………………….8
I.1.4.2 Permsélectivité ……………………………….……….……….……………………10
I.1.4.3. Résistance électrique …………………….……….………………………………11
I.1.4.4. Gonflement des membranes ……………….……….……….…..………………….12
I.1.4.5. Capacité d'échange …………………………….……….……….……….…………12
I.1.4.6. Diffusion et autodiffusion ………………….……….……….……………………..12
I.1.5. Equations de transport membranaire ……………….…………..…………………….12
I.1.6. Limites de l’électrodialyse …………………………….……………………………..13
I.1.6.1. Polarisation de concentration ……………………….……………………………..14
I.1.6.2. Densité de courant limite……………………………………………………………15
I.2. Textiles échangeurs d’ions…………………………………….……….……….…..…………18
I.2.1. Introduction …………………………………………….……….……………...…….18
Chapitre I : Les échangeurs d’ions (Membranes et Textiles)
Les échangeurs d’ions (Membranes et Textiles)
Les échangeurs d’ions (Membranes et Textiles)

I.2.2. Préparation……………………………….……….……….…….…………………….21
I.2.3. Synthèse du textile échangeur de cations FIBAN K-4 ………………...……………..22
I.2.4. Propriétés chimiques………………………….……….……….……………………22
I.2.5. Régénération des échangeurs ioniques carboxyliques fibreux FIBAN…………....23
I.2.6 Des applications expérimentale ………………………………….……….………….23
II.1. Introduction ……………………………………………………………………………………27
II.2. Aperçu général sur les électrodes indicatrices………………………….……………..27
II.2.1. Electrodes indicatrices à système rédox……………………………………...………28
II.2.2. Electrodes indicatrices à membranes sélectives…………………………….………28
II.2.2.1.Relation entre le potentiel d’électrode à membrane et l’activité de l’ion en
Solution………………………………….……….……….……….……….………….28
II.2.2.1.1. Potentiel de membrane spécifique…………………………………………….…29
II.2.2.1.2. Potentiel de membrane sélective non-spécifique……………………………...…30
II.2.2.2. Principales électrodes indicatrices d’ions à membrane sélective……………..……34
II.2.2.3. Electrodes indicatrices des ions Cu2+ et Pb2+……………………………….…....36
II.3.Conditions d’application de la loi d’action de masse dans les calcules sur les équilibre en
solution……………………………….……….……….……….……….……….…………….38
III .1. Définition de l'adsorption………………….……….……….……….………....…………….43
III .2. Principe Général…………………….……….……….……….……….……………………..43
III.3. Cinétique d'adsorption…………….……….……….……….……………………………….44
III.4. Approche des lois des cinétiques d'adsorption et de désorption…………….………………44
Chapitre II : Electrode spécifique ( Dosage potentiométrique)
Chapitre III : Modèles d’adsorption d’un métal sur un matériau