Réactivité des associations organo-minérales dans une lagune d'eaux de mine : fixation du plomb par des matières biologiques - Université de Lorraine Access content directly
Theses Year : 2001

Organo-mineral interactions in a mining water reservoir : lead reactivity in the presence of Rhizopus arrhizus

Réactivité des associations organo-minérales dans une lagune d'eaux de mine : fixation du plomb par des matières biologiques

Ghinwa Naja
  • Function : Author
  • PersonId : 786926
  • IdRef : 060911905

Abstract

The solid-water interface plays an important role in the regulation of metal concentration in natural water. This contact between aqueous and solid phases affects the mobility and behaviour of metals in soil, sediments and waters. The studied site is a mining water collection wetland which water solutions and solid sediments were chemically characterised in order to understand sorption/desorption processes of lacustrine sediment cations. Test materials representative of the lacustrine sediments (oxyhydroxides, clays, biomass) were used to study sorption mechanisms in laboratory experiments and under natural conditions. The surfaces of these materials have different affinities and selectivities for the cations present in solution. A new acido-basic and metallic potentiometric titration method was used to analyse sorption mechanisms of lead onto Rhlzopus arrhizus biomasses. Affinities of binding sites of Pb2+ were established with respect to the different functional groups (carboxylic and phosphate). The affinity depends on the association coefficient with proton or counter ion and on the spatial distribution of the surface sites promoting the formation of mono or bidendate complexes. Chemical bonds and binding sites were validated using microscopic and spectroscopic techniques (IR, METEDX) and ion exchanging polymer models. Biosorption is not considered globally but as the result of sUccessive adsorption on various binding sites, in which precipitation occurs rapidly when lead concentration increases (>10[exponent -5]M). The development of thermodynamic methods improves the interpretation of sorption isotherms in order to evaluate the effects of thermodynamic parameters on sorption capacity and sorption mechanisms.
Dans des environnements pollués, les particules organo-minérales deviennent des pièges pour les métaux en solution. Oe nombreuses matières solides possèdent des groupements chimiques susceptibles d'interagir avec les polluants, voire de les immobiliser.Le site pollué étudié est un bassin de récupération des eaux de mine, dont la caractérisation chimique des eaux et des phases solides a été effectuée afin de comprendre les processus pouvant intervenir dans le cycle de fixation/ relargage des métaux séquestrés dans les dépôts du bassin. Des expériences in situ et au laboratoire ont été réalisées afin d'estimer le rôle joué par les précipités du bassin, contenant des hydroxydes de fer, de la silice et des algues qui n'ont ni la même affinité, ni la même sélectivité pour les éléments en solution. L'étude des mécanismes de fixation du plomb sur une biomasse (Rhizopus arrhizus) a été réalisée en utilisant de nouvelles méthodes de titrage potentiométrique acido-basique et métallique. Ces méthodes de titrage permettent d'établir une échelle d'affinité des sites de fixation (groupements carboxyliques et phosphates) pour l'ion Pb2+. Cette affinité dépend à la fois du degré d'association du groupement avec le proton ou les contre-ions et de la configuration géométrique des sites de surface favorables à la formation de complexes mono ou bidentates. L'existence des liaisons a été validée par des analyses microscopiques et spectroscopiques (IR, MET-EDX) et par l'utilisation de polymères modèles échangeurs d'ions.Le processus de biosorption n'est plus considéré dans sa globalité mais comme la résultante d'adsorptions successives sur différents sites, qui deviennent des sites de précipitation dès que la teneur en plomb augmente (>10[exposant-5]M). Le développement de méthodes thermodynamiques permet une interprétation plus fine des isothermes obtenues afin d'évaluer l'influence de paramètres thermodynamiques sur la capacité de fixation et de différencier ainsi les mécanismes impliqués.
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Dates and versions

tel-01746643 , version 1 (29-03-2018)

Identifiers

  • HAL Id : tel-01746643 , version 1

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Cite

Ghinwa Naja. Réactivité des associations organo-minérales dans une lagune d'eaux de mine : fixation du plomb par des matières biologiques. Sciences de la Terre. Université Henri Poincaré - Nancy 1, 2001. Français. ⟨NNT : 2001NAN10070⟩. ⟨tel-01746643⟩
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