Soutenance mémoire
La présence de métaux lourds dans les eaux de rejet industriel de la région de Annaba (Algérie), est à l’origine de la pollution des eaux de surfaces ainsi que des problèmes rencontrés au cours de leurs traitements de potabilisation. Au regard des normes antipollution qui limitent les teneurs des différents polluants dans les eaux de rejet industriels à des taux de plus en plus faibles, il est devenu nécessaire de mettre en œuvre des procédés simples et peu coûteux, capables de répondre à ces exigences.
Il existe une propriété particulière qui caractérise les solides poreux en général et les argiles en particulier. Cette propriété, est la capacité d’adsorber les métaux lourds ainsi que les substances organiques contenus dans des solutions aqueuses. Elle serait due essentiellement à leur acidité naturelle et à leurs surfaces spécifiques élevées. Son importance reste toutefois soumise à l’influence de plusieurs paramètres : température, pH, nature de l’élément adsorbé,…. Le kaolin de la région de Guelma fait partie de cette catégorie de solides. Son abondance lui vaut actuellement d’être utilisé dans l’industrie des céramiques, mais son utilisation dans la lutte antipollution, peut également être envisagée en raison de sa non toxicité.
Le principe consiste à fixer sur le solide, des éléments traces métalliques (ETM), susceptibles d’être présents dans les eaux de rejet industriel, qui représentent un grand danger pour l’environnement. Leur élimination par une méthode simple et peu coûteuse est ainsi devenue une nécessité tant sur le plan économique que celui de la lutte antipollution et suscite un intérêt croissant chez les industriels. En effet, depuis quelques années, la législation impose la purification des eaux usées issues des circuits de lavage ou de refroidissement des installations de fabrication.
Les méthodes utilisées actuellement pour la purification des eaux usées sont coûteuses et d’application difficile. On distingue : l’extraction par membrane émulsionnée [1], l’extraction par solvant [2], l’osmose inverse [3] et l’adsorption sur charbon actif [4]. L’utilisation de ce dernier qui est considérée comme un traitement de choix, reste freinée par le prix élevé du matériau adsorbant.
Les argiles
Une argile est le produit de la décomposition de roche riche en feldspath. Le mot est cependant plus récent, il vient du grec Argilos qui veut dire blanc. L’argile contient en outre des impuretés telles que des grains de quartz et d’autres minéraux, et surtout des oxydes métalliques qui lui donnent des couleurs variées. Ses composants sont : l’oxyde d’alumine (environ 40 %), l’oxyde de silice (environ 46%) et l’eau (environ 14 %) [6]. Les minéraux argileux sont des phyllosilicates d’aluminium dont les feuillets sont constitués de couches d’octaèdres Al(OH) 6 et de couches de tétraèdres SiO4 reliées par les atomes (O) et (OH) mis en commun. La distance inter-réticulaire (d) sépare deux feuillets successifs. Les substitutions d’atomes sont fréquentes dans les feuillets. D’autre part, il y a des déséquilibres au niveau des charges. Ce déséquilibre est compensé par adsorption de cations dans l’espace interfoliaire (capacité d’échange des argiles) : plus elle est élevée, plus le sol peut absorber et désorber des cations [7]. D’après la structure du feuillet, on distingue principalement les argiles 1/1 (1 couche tétraédrique+1 couche octaédrique) et les argiles 2/1 (2 couches tétraédriques pour 1 couche octaédrique).
Types d’argiles
En géologie on distingue les argiles sédimentaires et les argiles résiduelles [8].
Argiles sédimentaires
Proviennent des boues qui se sont déposées dans des bassins marins, ou plus rarement lacustres. Elles peuvent être associées à des gypses, du sel, du calcaire, etc…. L’argile issue de la sédimentation après avoir été transportée loin de son lieu d’origine est dite secondaire. Elle est plus fine et renferme souvent des minéraux (fer, manganèse…) ou autre matière organique qui en change la couleur.
Argiles résiduelles
Formées sans déplacement par la décomposition de certaines roches et en particulier par leur dissolution sous l’effet d’eau chargée de gaz carbonique.
Constitution des principales espèces d’argiles
Il existe plusieurs grands groupes des minéraux. Parmi eux, trois sont définis par l’épaisseur de leurs feuillets, chacun correspondant à l’empilement d’un nombre variable de couches d’oxygènes et d’hydroxyles.
❖ les types dont le feuillet a une épaisseur de 7 Å : Sont formés de trois plans, un hexagonal et deux compacts. Nous trouvons par conséquent un plan de cations tétraédriques, et un plan de cations octaédriques.
❖ les types à 10 Å : constitués également par deux plans compacts d’oxygène, pris en sandwich par deux plans hexagonaux. Nous trouverons donc deux plans de cations tétraédriques et un plan de cations octaédriques.
❖ les types à 14 Å : constitués par un ensemble de quatre plans d’oxygènes ayant le même type que dans le schéma précédent. Chacun de ces ensembles étant séparé par deux couches d’hydroxyles compacts. Il y a donc deux couches tétraédriques et deux couches octaédriques [6].
Plasticité des argiles
Sa structure faite de feuillets, confère à l’argile une propriété particulière qui est la plasticité. C’est l’eau qui permet à ces feuillets de glisser les uns sur les autres. Les argiles présentent une plasticité excessive qui résulte de deux propriétés principales:
➤ la malléabilité : facilité de transformation par pétrissage ou moulage.
➤ la récité : permet à l’argile de garder la forme qui lui a été donnée.
La plasticité des argiles dépend :
♦ de la finesse et de la forme lamellaire des particules d’argile qui peuvent glisser les unes sur les autres sans se séparer.
♦ des propriétés colloïdales des argiles [9].
Impuretés dans les argiles
Les argiles sont rarement pures. Elles ont été souillées, soit en cours de sédimentation, soit au contact avec certaines couches telles que celles de lignite. Quelques unes de ces impuretés auront une influence sur la plasticité. D’autres seront considérées comme « fondants », c’est-à-dire que même si elles ne seront pas elles mêmes fusibles, combinées avec des éléments de l’argile, elles formeront des éléments fusibles.
Ces impuretés sont :
1- La silice à l’état de quartz de grosseur très diverses,
2- Les fondants, sels de fer, de chaux, de magnésie et des alcalis,
3- Les matières organiques,
4- Le titane et le manganèse (en petites quantités),
5-Des corps à l’état colloïdal,
6- Des hydrates, généralement d’alumine,
7-De très faibles quantités de corps qui peuvent avoir une grande influence sur certaines caractéristiques de l’argile : des sulfures et sulfates, des chlorures, etc… .
Kaolin
Argile blanche de plasticité, variable. Le kaolin est généralement friable et réfractaire. Il entre dans la composition des pâtes céramique et de la porcelaine dure. Son principal composant est la kaolinite. Le kaolin est un minéral, composé de silicates d’aluminium hydraté Al2Si2(OH) 4. Il conserve sa couleur à la cuisson, et tient son nom d’une colline en chine du nom de Kao-Ling qui veut dire « colline élevée ». Il est présent sur tous les continents en abondance. Cependant il reste plus rare que l’argile rouge. La classification des kaolins est soumise à de nombreuses discussions. En fonction de leur genèse, on distingue deux origines du kaolin : primaire et secondaire.
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Table des matières
I)INTRODUCTION
II) GENERALITES
III) METHODOLOGIE
IV) RESULTATS
V) COMMENTAIRES ET DISCUSSION
VI) CONCLUSION
VII) REFERENCES
ANNEXES
RESUME
