Enlèvement des polluants émergents dans l’eau par membrane liquide émulsionnée
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Date
2015
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Abstract
Ce travail a pour objectif d'étudier l'élimination des composés aromatiques, 4-nitophénol (4-
NP) et aniline (AN), d’une substance pharmaceutique, l’acétaminophène (ACTP) ou le
paracétamol, et d’un perturbateur endocrinien, le propylparabène (PP), présents à faibles
concentrations dans des solutions aqueuses par la technique d’extraction par membrane liquide
émulsionnée (MLE) en utilisant des émulsions stables eau-dans-l’huile (E/H) de types I et II.
Dans un premier temps, une émulsion E/H de type I est utilisée pour l'élimination de 4-NP
par MLE. L'étude de la stabilité de l’émulsion montre qu’une concentration de Span 80 de 3 % (en
masse), une concentration de 0,1 N de Na2CO3 dans la phase réceptrice, un temps d’émulsification
de 4 min et un rapport volumique de la phase interne sur la phase organique de 1 et de l’hexane
comme diluant ont mené à la formation d'une émulsion E/H très stable avec une rupture inférieure
à 1 %. Les résultats de l’extraction montrent qu’une élimination totale du polluant est atteinte en
présence de 0,1 N d'acide sulfurique dans la phase externe pour équilibrer la pression osmotique
d'un côté et de l'autre de la membrane liquide et pour améliorer l'efficacité d'élimination de 4-NP.
Une augmentation de la vitesse d'agitation favorise le transport de 4-NP, mais au-dessus de 300
tr/min, la rupture et le gonflement de l’émulsion deviennent notables. Dans les mêmes conditions
opératoires, l'élimination totale de l’AN est obtenue après 15 minutes de temps de contact. Après
une désémulsification chimique, une excellente efficacité de piégeage de 4-NP dans la phase interne
est obtenue (>99%). La récupération de la membrane liquide est totale et l’efficacité d’enlèvement
est maintenue jusqu’à trois utilisations de la membrane récupérée, sans aucun appoint en tensioactif.
Pour l’enlèvement d’ACTP par MLE, une émulsion E/H de type II, formée d’un tensioactif
(Span 80), un extractant (Aliquat 336), l’hexane comme diluant et une phase aqueuse de chlorure
de potassium (KCl), est utilisée. La préparation de cette émulsion avec une excellente stabilité a été
réalisée en utilisant une concentration de Span 80 de 8 % (en masse), une concentration d’Aliquat
336 de 5 % (en masse) et une concentration de KCl dans la phase interne de 0,5 N. L’étude de
l’extraction montre qu’une élimination maximale d’ACTP est obtenue pour une concentration de
1 N d'acide sulfurique dans la phase externe, des rapports volumiques de la phase interne sur la
phase membrane égale à 1 et de l’émulsion sur la phase externe de 30/250 et une vitesse d’agitation
de 250 tr/min. L’extraction par MLE est efficace pour l’enlèvement d’ACTP à partir de différentes
matrices réelles telles qu’une eau minérale, l’eau de mer et un effluent d’eau usée épurée.
L’extraction de PP par une émulsion E/H de type II, composée de 4% (en masse) en oxyde
de trioctylephosphine (TOPO) comme extractant et 5% (en masse) de Span 80 comme tensioactif,
conduit à une élimination complète des molécules de PP (100%). Une très bonne efficacité de
piégeage et une excellente stabilité de l’émulsion sont obtenues pour une phase interne de carbonate
de sodium (0,1 N). Pour assurer un maximum d’enrichissement des molécules de PP dans la phase
à traiter, un rapport de traitement de 30/250 est sélectionné dans cette étude. L’extraction dans des
matrices réelles est également étudiée. Les rendements d'extraction obtenus après 40 minutes de
temps de contact est de 71,4% dans l'eau naturelle, 79,6% dans l'eau usée épurée et 91,9% dans
l'eau de mer. Ainsi, le traitement par MLE est un procédé de séparation intéressant et efficace pour
l’enlèvement de PP présent à faibles concentrations dans des matrices réelles. La récupération de la
membrane liquide est totale et le rendement d'extraction de PP est maintenu jusqu'à sept utilisations
de la membrane organique récupérée, sans aucun appoint en tensioactif et en extractant