Synthèse par voie hydrothermale d’un adsorbant à base de TiO2 modifié par SiO2. Application à l’adsorption des métaux lourds dans les eaux des rejets industriels

Abstract

L’objectif de cette étude est de synthétiser un nouvel adsorbant à base de TiO2 modifié par SiO2, par voie hydrothermale qui permet d’améliorer et d’optimiser le traitement des eaux de rejets contenant les métaux lourds (Pb2+, Cd2+) par un procédé d'adsorption. Les nanotubes de titanates ont été synthétisés dans un autoclave en Téflon en milieu alcalin, et modifiés par le tetraethlyl orthosilicate (TEOS). L'effet de la modification avec la silice et l'influence du précurseur de dioxyde de type titane utilisé sur la microstructure et la cristallinité ont été examinés. L’influence des paramètres de synthèse tels que la quantité de TiO2, de TEOS, la température et le temps de chauffage, sur la surface spécifique BET d'échantillons de TiO2-SiO2 synthétisés par la méthode hydrothermale ont été évalués, en utilisant une méthodologie de plan d'expérience. Le matériau présentant une surface spécifique la plus élevée (312,7 m2/g) a été utilisé comme adsorbant pour l'élimination du Pb(II) et du Cd(II) en milieu aqueux. Le plan de Box-Behnken a été utilisé pour étudier les effets de la concentration initiale en métal, de la masse de l'adsorbant et du pH sur l'efficacité du rendement d'adsorption des métaux. Les travaux ont été complétés par une étude de la modélisation de la cinétique de l’adsorption de ces métaux. The objective of this study is to synthesize a new adsorbent based on TiO2 modified by SiO2, by hydrothermal route, which makes it possible to improve and optimize the treatment of wastewater containing heavy metals (Pb2+, Cd2+) by a process of adsorption. The titanate nanotubes were synthesized in a Teflon autoclave in an alkaline medium and modified with tetraethyl orthosilicate (TEOS). The effect of the modification with silica and the influence of the titanium dioxide precursor used on the microstructure and the crystallinity were examined. The influence of synthesis parameters such as the amount of TiO2, TEOS, temperature and heating time, on the BET specific surface of TiO2-SiO2 samples synthesized by the hydrothermal method were evaluated, using a methodology of experience plan. The material with the highest specific surface (312.7 m2/g) was used as an adsorbent for the elimination of Pb(II) and Cd(II) in an aqueous medium. The Box-Behnken design was used to investigate the effects of initial metal concentration, adsorbent mass, and pH on the efficiency of metal adsorption yield. The work was completed by a study of the modelling of the kinetics of the adsorption of these metals.