Adsorption d'acide polygalacturonique et d'acide abietique sur des silices modifiees, de l'alumine et des resines echangeuses d'ions.

摘要

La recirculation poussee des eaux blanches dans les industries papetieres est une voie d'avenir afin de reduire la consommation d'eau de ces dernieres. Cependant, la fermeture des circuits d'eau blanche amene l'accumulation de matieres dissoutes et colloidales (MDC) nuisibles, dont plusieurs sont anioniques. La solution proposee pour retirer les MDC des circuits d'eau consiste a les adsorber sur un support contenant des groupements cationiques. L'adsorption en milieu liquide est un phenomene complexe qui depend de plusieurs facteurs, certains relatifs a l'adsorbat (taille, charge), d'autres a la solution (pH, concentration en sel, temperature) et d'autres encore a l'adsorbant (porosite, taille, groupements fonctionnels, matrice). Afin de verifier l'influence de ces differents facteurs, sept adsorbants comprenant differentes caracteristiques ont ete testes pour l'adsorption en mode discontinu de deux contaminants modeles. L'acide polygalacturonique (PGA) representait les substances dissoutes et l'acide abietique les substances colloidales. Les adsorbants testes consistaient en deux poudres de silice modifiees (Sil-Amine-1 et Sil-Amine-4) comprenant respectivement des groupements amine primaire et ammonium, une poudre d'alumine et quatre resines echangeuses d'ions : IRA67 (gel, amine tertiaire), IRA402 (gel, ammonium), Dowex MSA (macroporeuse, ammonium) et Dowex WBA (macroporeuse, amine tertiaire). Les isothermes et les cinetiques d'adsorption ont ete tracees et interpretees selon differents modeles reconnus afin de decrire le deroulement de l'adsorption. De plus, l'adsorption a ete testee a differents pH, concentrations en NaCl et temperatures afin d'en deduire le mecanisme.;Tous les adsorbants testes pouvaient adsorber le PGA, les deux plus efficaces etant la resine microporeuse IRA67, ayant une matrice d'acrylique (19 +/- 3,5 mgPGA/g apres 15 minutes), ainsi que la resine macroporeuse Dowex MSA, comprenant des groupements amine quaternaire (12 +/- 2 mgPGA/g). L'efficacite des differents adsorbants dependait des conditions de pH, de temperature et de concentration en NaCl. De facon generale, dans des conditions favorisant les interactions ioniques (pH eleve et concentration en NaCl basse), les groupements ammonium etaient plus efficaces, atteignant 38 mgPGA/g pour la Sil-Amine-4. Par contre, dans des conditions favorisant les liens H (pH bas et concentration en NaCl elevee), l'alumine (11 mgPGA/g) et la Sil-Amine-1 (40 mgPGA/g) etaient plus efficaces. Les conditions de pH et de concentration en NaCl semblaient avoir moins d'impact dans les cas ou on observait une diffusion intraparticulaire du PGA, la temperature etant le seul facteur influencant l'adsorption. Une hausse de la temperature provoquait en effet une meilleure diffusion dans le film externe et dans les macropores.;L'adsorption des colloides d'acide abietique semblait quant a elle moins dependante des caracteristiques chimiques des adsorbants que de la flexibilite de leur surface. En effet, la resine Dowex MSA, qui aurait du avoir une bonne affinite avec l'acide abietique, etait inefficace. Par contre, la resine IRA67, dont la matrice d'acrylique souple et deformable amenait une grande surface de contact avec les colloides d'AA, pouvait en adsorber 45 +/- 7 mgAA/g. L'adsorption des colloides d'acide abietique semblait donc etre due a l'adhesion, ou "tackiness".;Les resultats ont aussi montre que les matrices inorganiques de silice etaient susceptibles a l'erosion dans les milieux ou il y a beaucoup de friction. Cela amenait la perte de 49 +/- 2% des groupements fonctionnels sur la Sil-Amine-4 et 26 +/- 1% sur la Sil-Amine-1, apres 315 minutes en solution aqueuse. Ceci pourrait etre du a la dissolution rapide de la silice suite a l'erosion, ou encore a la formation de particules de silice fonctionnalisee de diametre inferieur a 5 mum, qui n'auraient donc pas ete retirees par la filtration avant dosage.;Les resultats ont revele qu'a un pH de 5,5, le PGA avait une taille d'environ 10 nm. Cela ne lui permettait pas de penetrer dans les micropores des silices et de l'alumine. Par contre, la molecule pouvait diffuser dans les macropores des resines ainsi que dans les micropores de l'IRA67, qui possede une matrice d'acrylique souple. Quant a l'acide abietique, la grande taille de ses colloides (130 nm) ne lui permettait pas de diffuser dans les pores et seule la surface externe des adsorbants etait utilisee.;Mots Cles. Adsorption; Amine primaire; Amine tertiaire; Ammonium, Resine echangeuse d'ions; Silice modifiee; Alumine; Isotherme; Cinetique; Porosite; Matrice; Acide polygalacturonique; Acide abietique; Matieres dissoutes et colloidales.