Etude comparative des propriétés d'adsorption de quelques micro--polluants sur les phosphates naturels et le charbon actif.

I.1.2. Composition de la matière phosphatée

Parmi tous les phosphates, les apatites sont les plus abondantes. Le composé le plus fréquent dans la nature est la fluorapatite avec ses variétés carbonatées et hydroxylées, Cette apatite se trouve plus ou moins substituée avec d'autres éléments. Les substitutions les plus importantes dans la plupart des gisements sédimentaires sont :

· Substitution des ions fluorures par les ions chlorures ou hydroxyde pour former la chlorapatite et l'hydroxyapatite.

· Substitution des ions orthophosphates PO4^3- par les carbonates CO3^2- pour donner une fluorapatite carbonatée (francolite).

· Substitution de Ca²⁺ par Na⁺ et Mg²⁺

Les hydroxyapatites carbonatées sont d'un intérêt primordial pour les biologistes, car ces composés sont les principaux constituants des os et des dents de mammifères.

Figure I.1 : Projection de la maille hexagonale sur le plan 001 de l'hydroxyapatite

Figure I.2 : Projection sur le plan de base 001 de la structure de l'apatite (on a retiré les ions OH^- ainsi que les ions calcium qui entourent l'axe sénaire hélicoïdal afin de mettre en évidence les tunnels)

I.1.3. Structure des apatites

Les apatites répondent à la formule générale _Me10 (RO4)6 X2, où Me est un métal bivalent (Ca²⁺,Ba²⁺,Ln²⁺......), RO4 un anion trivalent (PO4^3-, AsO4^3-, MnO4^3-......), et X est un anion monovalent (F^-, Cl^-, OH^- ). Ces matériaux constituent une famille cristallographique de composés solides isomorphes qui cristallisent dans le système hexagonal. Les figures I.1 et I.2, représentent la projection de la maille de l'hydroxyapatite.

La stabilité du réseau apatitique est assurée par l'assemblage des ions métalliques et les ions RO4^3- indépendamment des ions X^-.

I.2. Charbon actif

Le charbon actif est une dénomination généralement utilisée pour caractériser des matériaux inertes à structure carbonée possédant une surface spécifique très développée et un haut degré de porosité. Ce sont des carbones que l'on a activés afin d'accroître leur pouvoir adsorbant [7].

Figure I.3: Structure du charbon actif [7]. I.2.1 Propriétés physiques et chimiques

a- Propriétés physiques

Elles concernent essentiellement l'aire spécifique et la porosité, les charbons actifs possèdent souvent une aire spécifique élevée, ce qui implique une capacité d'adsorption importante. L'application de l'équation de Braunauer- Emmet et Teller ; aux isothermes d'adsorption de N2 et CO2 respectivement a -195 et 25°C sur les matériaux adsorbant, permet la détermination de cette aire spécifique [8].

La dimension des pores, déterminée par la technique de porosimètre à mercure sous pression croissante dans la structure poreuse du charbon, permet de les classer en trois catégories :

- Les macropores (d >50 nm +)

- Les mésopores (2 nm < d < 50 nm)

- Les micropores (d < 2 nm)

b- Propriétés chimiques

Les propriétés chimiques superficielles d'un charbon actif dépendent fortement de la présence et de la nature des complexes oxygénés. Ceux-ci sont responsables en grande partie de ses propriétés acido-basiques superficielles. Lesquelles jouent un rôle important dans le phénomène d'adsorption.

Les charbons sont classés en deux types, selon leur caractère acido-basique :

- Les charbons de type L qui présentent un caractère acide, et qui possèdent des caractéristiques de nature hydrophile.

- Les charbons de type H au caractère basique possédant une surface de nature hydrophobe.