Etude des propriétés physico-chimiques d’une résine échangeuse d’ions avant et après modifications chimiques

Abstract

Ce travail qui s’inscrit dans l’axe de recherche du Laboratoire d’Hydrométallurgie et de Chimie Inorganique Moléculaire est relatif à la mise en œuvre de techniques avancées de la recherche pour le perfectionnement des matériaux. Il s’agit de l’amélioration d’une résine cationique forte par voie chimique ainsi que l’étude de son comportement vis-à-vis de l’extraction de l’acide citrique avant et après modification. Dans le cadre de ce travail, nous avons modifié chimiquement la résine Amberlyst 15 en ayant recours à plusieurs méthodes. Les résines modifiées ont été caractérisées par différentes techniques, telles que : l’Infra rouge à Transformée de Fourier (FTIR), la Diffraction des RayonsX (DRX), l’analyse thermo gravimétriques (ATG/DTG) et l’Analyse par BET (Mesure de surface spécifique). Les résultats obtenus ont montré que : ► La résine commerciale prétraitée et les résines modifiées ne diffractent pas les rayons X, leur structure est amorphe. ► L’IFTR affiche de nouvelles bandes sur les résines modifiées et démontre ainsi l’existence d’un changement, aussi elle indique l’occurrence d’interactions de type liaison hydrogène au cours de la modification des résines. ► L’'étude par ATG/DTG confirme l’existence d’une modification chimique sur les différentes résines, et montre qu’elles bénéficient d’une très bonne stabilité thermique. ► Les résultats apportés par la BET témoignent d’un changement conséquent de la structure poreuse des différentes résines modifiées par rapport à la résine commerciale, ce qui confirme la modification de la résine Amberlyst 15 par greffage. Aussi, nous nous sommes attelés à la détermination des paramètres susceptibles d’influencer l’extraction de l’acide citrique par les résines :  la concentration initiale en solution,  le pH,  Le temps de contact,  L’agitation,  la température.L’extraction de l’acide citrique par la résine l’Amberlyst 15 non modifiée révèle que :  L’équilibre est atteint au bout de 30 min avec un taux d’extraction de l’acide citrique de 35%,  Le rendement d’extraction atteint une valeur maximale de 35% à la concentration de 10-2 M,  L’agitation des solutions augmente le rendement d’extraction de l’acide citrique,  Afin de maximiser le rendement d’extraction, le milieu réactionnel doit avoir un pH égal à 2,  Le rendement d’extraction de l’acide citrique atteint un maximum de 35% à T=25°C.  L’Extraction de l’acide citrique par la résine modifiée par dinitrophenylhydrazine indique que :  L’équilibre est atteint au bout de 20 min avec un taux de l’extraction de 56%.  Le rendement d’extraction atteint 56% à T=25°C  Le rendement d’extraction de l’acide augmente dans la gamme [10-1 M -10-2M].  La résine modifiée par H2SO4+HNO3 atteint l’équilibre au bout de 30 min avec un taux de l’extraction de l’ordre de 29.76%.  L’équilibre est atteint au bout de 20 min avec un taux d’extraction de 44.73% pour la résine modifiée par trioctylamine.  C’est ainsi qu’on peut dire, que le greffage de la résine Amberlyst15 par le dinitrophenylhydrazine et par trioctylamine donnent les meilleurs résultats, avec une augmentation importante du rendement d’extraction de l’acide citrique ; ainsi qu’une diminution notable du temps de contact. Enfin, les résultats obtenus mettent en évidence un greffage lors de l’utilisation du H2SO4+HNO3, cependant cette modification a eu pour conséquence la diminution du rendement d’extraction