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La pollution de l’eau par les métaux lourds est une source de préoccupation environnementale importante. Les métaux lourds posent de graves risques sanitaires du fait de leur entrée dans la chaîne alimentaire par les voies anthropiques. Les métaux lourds sont classés comme substances toxiques persistantes puisqu’ils ne peuvent être rendus inoffensifs par les processus chimiques ou biologiques d’assainissement.
Durant les dernières décennies, le concept d’immobilisation de ligands sur un polymère support est apparu comme une technique efficace pour l’élimination des métaux lourds et cela en raison de la grande efficacité des polymères ligands, la facilité de leur manipulation, la disponibilité des différents adsorbants, la réutilisabilité des matériaux et le rapport coûtefficacité. Toutefois, l’activité de ces matériaux dépend fortement de l’accessibilité des sites actifs et est souvent limitée par la diffusion. Des efforts considérables ont été ainsi déployés pour développer de nouveaux supports polymères possédant une meilleure accessibilité, sélectivité et pouvoir complexant.
Des travaux auteurs réalisés au laboratoire ont montré l’intéressante des ligands organiques contient un hétérocycle triazolique .
Les métaux lourds présentent un risque important pour l’environnement car, contrairement à de nombreux polluants, ils ne subissent pas de dégradation au cours du temps et ne peuvent être rendus inoffensifs via les processus d’assainissements chimiques ou biologiques classiques. De plus, ils posent des risques sanitaires sérieux même en quantités très faibles du fait de leur bioaccumulation notamment, dans les écosystèmes aquatiques et par l’entrée dans la chaîne alimentaire via des voies anthropogènes. Le devenir de ces métaux dans l’environnement évolue en fonction des conditions physico-chimiques du milieu (température, pH et concentration). La mobilité des métaux se traduit par le passage de la forme colloïdale et particulaire à la forme dissoute (ionique) et inversement.
Dans les milieux aqueux, les métaux sont présents sous différentes formes chimiques. Les éléments et composés chimiques inorganiques (anions tels que les carbonates, chlorures et hydroxydes) et organiques (e. g. composés formant la matière organique dissoute) présents dans ces milieux constituent des ligands capables de complexer les ions métalliques. C’est ce que l’on appelle complexation inorganique dans le premier cas et complexation organique dans le second.
Les métaux, en solution aqueuse, subissent un phénomène de solvatation. Ils fixent autour de leurs atomes, plus ou moins fortement, des molécules d’eau. Certains de ces composés ainsi formés peuvent être stables; les liens entre l’ion et les molécules d’eau sont alors, de véritables liaisons chimiques. C’est par exemple le cas de l’hydrate de cuivre [Cu(H2O)4]²⁺ .
Décontamination des eaux polluées des ions métalliques :
Parmi les diverses méthodes utilisées pour l’extraction des métaux de l’eau, l’extraction par solvants (liquide-liquide) et l’utilisation de résines échangeuses d’ions sont de loin les techniques les plus courantes. L’extraction par les solvants induit un contact entre l’eau contaminée et l’extractant organique liquide insoluble dans l’eau. Cet extractant est capable d’échanger les ions ou de former des chélates avec l’ion métallique. Par simple mélange des deux phases, les ions métalliques sont transférés vers la phase organique d’où ils seront récupérés avec une solution appropriée. Cette technique présente l’avantage de mettre en jeu des cinétiques d’échanges rapides et une forte sélectivité aux métaux ciblés. La solubilité aqueuse même limitée des extractants et des solvants constitue toutefois un inconvénient majeur et ce, du fait du surcoût qui résulte de la perte de ces réactifs mais aussi du fait de la contamination des eaux avec des agents organiques potentiellement toxiques. Cette technique n’est pas recommandée pour les solutions diluées en métaux puisqu’elle nécessite, dans ce cas, des volumes importants d’extractants.
Les résines échangeuses d’ions opèrent selon le même principe. Les résines contiennent des groupements fonctionnels capables de complexer ou d’échanger des ions avec les ions métalliques. Ces groupements sont liés de manière covalente à un polymère insoluble ; il n’y a donc pas de perte d’agents d’extraction dans la phase aqueuse. Les résines peuvent être régénérées et réutilisées en processus continu. Un inconvénient des résines d’échange ionique peut être leur cinétique plus lente comparée à celle de l’extraction par solvants.
L’augmentation de la porosité de la résine, la diminution de la taille des particules ou la réticulation peuvent aider à améliorer la cinétique en augmentant l’accessibilité des ligands (supportés sur les polymères) aux ions métalliques.
Immobilisation de chélates sur les polymères insolubles :
Le concept d’immobilisation d’agents ou de « sondes » sur des supports polymères pour des applications en chimie et biologie suscite de plus en plus d’attention. L’immobilisation d’agents complexants sur des polymères insolubles permet d’accéder à des matériaux de choix pour l’élimination de cations métalliques des solutions aqueuses. Les avantages majeurs de ce type de matériaux sont :
➤ Faciles à transporter.
➤ Elimination des cations par traitement chimique.
➤ Réutilisabilité.
➤ Possibilité d’opérations semi-continues.
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