Développement de nouveaux adsorbants : polymère conducteur renforcé par des supports inorganiques pour application dans l’élimination des polluants organiques

Abstract

Le travail présenté dans cette thèse est d’étudier l’adsorption de deux colorants, le bleu de méthylène (BM) et le vert de malachite (VM), à partir d’une solution aqueuse, en utilisant de nouveaux adsorbants composites à base de polyaniline (PANI). Ces matériaux ont été préparés par polymérisation chimique in situ, avec le persulfate d’ammonium comme oxydant. Dans un premier temps, un composite PANI@(CTAB)-Mt a été préparé avec le renfort d’argile montmorillonite (Mt) modifiée par le bromure de cétyltriméthylammonium (CTAB). Ensuite, un autre composite PANI@SiO₂ a été préparé en utilisant le dioxyde de silicium (SiO₂) comme renfort. Les adsorbants développés ont été caractérisés à l'aide de plusieurs techniques analytiques, notamment la spectroscopie UV-visible, FT-IR, DRX, XRF, XPS, l’analyse de surface et de porosité (BET), l'analyse thermogravimétrique (ATG), la microscopie électronique à transmission (MET) et la voltamétrie cyclique (CV). Les analyses BET ont révélé que l'ajout de PANI augmente la surface spécifique de la montmorillonite modifiée (CTAB-Mt) à 121 m²/g. Par ailleurs, les paramètres influençant l'adsorption des colorants organiques ont été étudiés, notamment l'effet du pH, de la concentration initiale des colorants, du temps de contact et de la température. Les adsorbants PANI@(CTAB)-Mt, (CTAB)-Mt et Mt présentent une capacité d'adsorption maximale du bleu de méthylène (BM) de 108,82 mg/g, 81,25 mg/g et 57,36 mg/g, respectivement. De plus, l'adsorption du vert de malachite (VM) par l'adsorbant PANI@SiO₂ montre une capacité d'adsorption maximale améliorée, passant de 11,64 mg/g pour l'adsorbant PANI à 23,42 mg/g pour le composite PANI@SiO₂. Le polluant BM s'adsorbe selon le modèle de Freundlich pour les adsorbants Mt, (CTAB)-Mt et PANI@(CTAB)-Mt, tandis que le polluant VM suit le modèle de Langmuir pour les adsorbants PANI et PANI@SiO₂. La modélisation de la cinétique d'adsorption a révélé que les données expérimentales pour les deux polluants BM et VM sont parfaitement expliquées par le modèle du pseudo-deuxième ordre. L’analyse thermodynamique montre que l’adsorption du bleu de méthylène (BM) par Mt, CTAB-Mt et PANI@(CTAB)-Mt est spontanée et exothermique, avec des valeurs négatives de ΔS°. En revanche, l’adsorption du vert de malachite (VM) par les composites PANI er PANI@SiO₂ est spontanée et endothermique, avec des valeurs positives de ΔS°.