Etude des phénomènes de transfert lors de la rétention de métaux lourds sur les solides poreux

Abstract

Le présent travail se penche sur la modélisation de la cinétique de rétention des cations de nickel sur la bentonite naturelle. En premier lieu, différents modèles existants sont simulés afin de voir leur applicabilité au système bentonite-nickel utilisé. Puis, une approche de modélisation est adoptée afin de fonder une proposition de modèle reproduisant fidèlement les résultats expérimentaux de l’étude cinétique réalisée. Enfin, le modèle construit est confronté à différents systèmes, à savoir la rétention des cations de zinc par la bentonite naturelle et la rétention des cations de nickel (Ni++) par une autre nature d’adsorbant à savoir la biomasse. Le modèle développé devrait reproduire la cinétique de rétention des cations comme il devrait permettre d’atteindre le coefficient de diffusion dans le solide (la bentonite). Cette modélisation pourrait conduire à l’estimation de la surface du solide facilement accessible (surface dite extérieure) aux cations. La première partie de ce travail présente les origines et les localisations de cette pollution ainsi que la législation en vigueur en Europe et en France. Puis, elle s'attarde sur la chimie du nickel dans l'environnement de façon, à mieux cerner les effets toxiques de cet élément. Dans ce premier chapitre, nous abordons aussi l’aspect des interactions argile/polluant pour l’utilisation des argiles comme barrière de surface. Les propriétés spécifiques des argiles (hydratation, gonflement, «piégeage» des polluants, faible conductivité hydraulique) expliquent l’essentiel de leurs propriétés d’isolement. Les bases théoriques du transfert de matière à savoir la diffusion et l’adsorption sont abordées dans le deuxième chapitre de cette étude. Enfin, dans le dernier volet de ce travail, nous avons cherché à nous rapprocher des conditions expérimentales par l’élaboration d’un modèle mathématique reproduisant fidèlement la cinétique de sorption du nickel sur bentonite algérienne et nous l’avons par la suite comparé avec ceux existants dans la littérature.