Adsorption de tensioactifs anioniques à la surface d'espèces d'aluminium hydrolysées

Abstract

Ce mémoire rassemble les résultats d'une étude portant sur l'adsorption des tensioactifs anioniques à la surface des hydroxydes d'aluminium générés par l'hydrolyse de différents floculants chimiques, à savoir le PASS (polyaluminium silico sulfate), l'alun (sulfate d'alumnium) et le PAC (chlorure de polyalumnium). Ainsi, nous avons réalisé des expériences en laboratoire afin de déterminer, dans un premier temps, l'effet de la partie hydrophobe des tensioactifs sur l'efficacité de leur enlèvement par les divers floculants; dans un deuxième temps, la capacité des coagulants chimiques à traiter une eau alcalinisée contenant diverses concentrations de DBS (dodécylbenzène sulfonate de sodium) a été étudiée dans différentes conditions (concentration, pH, présence d'ions divalents). Les résultats indiquent que la chaîne d'hydrocarbure doit être suffisamment hydrophobe (par exemple, nombre de -CH₂-) pour que le tensioactif anionique soit adsorbé. Dans le cas du DBS, qui est le seul tensioactif suffisamment hydrophobe pour s'adsorber dans les conditions de l'étude, le pH est le facteur le plus important qui affecte l'adsorption. En effet, l'adsorption augmente quand le pH diminue, et quand la concentration de DBS augmente. Au niveau de l'adsorption, le PASS et l'alun conduisent à des résultats semblables. Ces deux floculants sont d'autant plus efficaces pour adsorber le tensioactif que le pH est faible; la limite inférieure de pH étant imposée par la trop grande solubilité de l'aluminium en milieu acide. Par contre, l'efficacité maximale du PAC pour l'adsorption du DBS se situe à des pH entre 7 et 8. A des pH inférieurs à 7, le PAC est complètement soluble aux concentrations utilisées et ne peut donc être utilisé comme floculant dans ces conditions. Les isothermes d'adsorption du DBS sur les hydroxydes d'aluminium ont été déterminées à pH constant et force ionique contrôlée. Le potentiel zêta a été mesuré dans les mêmes conditions. Les résultats révèlent que l'adsorption des premières molécules de tensioactif est lue à une interaction électrostatique entre les molécules et la surface chargée; par la suite, l'adsorption est principalement due à l'interaction chaîne-chaîne entre les molécules adsorbées et celles en solution. Les ions divalents (Ca²⁺ et Mg²⁺) ont peu d'influence sur l'adsorption du tensioactif. L'adsorption du tensioactif sur des flocs préformés du PASS et de l'alun est beaucoup plus faible que sur les flocs générés en présence du tensioactif; ceci est attendu en raison des différences de taille des flocs et de la coprécipitation possible dans le cas où les flocs sont générés en présence du tensioactif.