Elaboration de matériaux mésoporeux type MCM : caractérisation et application au traitement des effluents uranifères

Abstract

Le présent travail a pour objectif la synthèse de matériaux mésoporeux type MCM-48 en vue de leur application dans le traitement des effluents uranifères. Ces derniers ont été synthétisés à température ambiante en utilisant différents agents structurants, à savoir : le bromure de hexadécyl-trimétyhl-ammonium (C16TABr), le chlorure de hexadécyl-trimétyhl-ammonium (C16TACl) et le bromure de dodécyl-trimétyhl-ammonium (C12TACl), de l’ammoniaque (NH4OH) comme catalyseur et le orthosilicate de tétraethyle (TEOS) comme source de silice. Les produits de synthèse obtenus ont fait l’objet de caractérisation par différentes techniques d’analyse : DRX, MEB FTIR, adsorption/désorption d’azote et granulométrie laser. L’évaluation des performances des matériaux élaborés comme adsorbants pour la rétention de l’uranium a été réalisée en mode batch. A cet effet, l’influence d’un certain nombre de paramètres a été étudiée tels que : le temps de contact, le pH de la solution uranifère, la concentration en uranium et la température. Une modélisation des données expérimentales de l’adsorption des ions uranyles a été également effectuée. Afin de pouvoir mener l’adsorption de l’uranium en dynamique et en raison du faible diamètre des particules du MCM-48, une encapsulation de celui-ci à différentes proportions massiques dans l’alginate de calcium a été opérée. De nouveaux matériaux ont été obtenus, appelés billes mixtes (MCM-48-alginate de calcium). Ces dernières ont été également caractérisées puis étudiées en mode batch. L’essai d’adsorption de l’uranium en dynamique a été conduit sur un lit fixe des billes mixtes (MCM-48-alginate de calcium) de proportion (2 :4). Les adsorbants élaborés ont été appliqués pour le traitement d’un effluent réel issu du procédé de purification d’un concentré uranifère. Les résultats montrent que les matériaux MCM-48 obtenus présentent des valeurs de surface spécifique élevées supérieures à 900 m2/g et une capacité maximale d’adsorption en uranium de l’ordre de 160mg/g. La cinétique d’adsorption de l’uranium par les matériaux MCM-48 suit bien le modèle de pseudo-second ordre et le modèle de Langmuir est celui qui décrit le mieux les isothermes d’adsorption. L’étude thermodynamique indique que le processus d’adsorption des ions uranyles sur les matériaux MCM-48 est spontané et exothermique. La capacité d’adsorption de l’uranium trouvée pour l’essai en dynamique est de 100 mg/g. Des rendements d’adsorption de l’uranium de l’ordre de 99,7% ont été obtenus suite au traitement de l’effluent réel par les MCM-48.