Ajustement de l'hydrophobicité de silices mésoporeuses organisées pour l'adsorption sélective de polluants organiques en présence d'eau

Abstract

Les charbons actifs et les zéolithes microporeuses hydrophobes sont généralement utilisés pour l'élimination par adsorption des polluants organiques des effluents industriels. Grâce à leur très grande surface spécifique et à un volume poreux élevé, les silices mésoporeuses organisées ont des capacités de stockage plus importantes que leurs analogues microporeux. De plus, ces solides présentent une faible interaction eau-adsorbant aux faibles valeurs de P/P0 vis-à-vis de l eau ce qui leur confère un caractère hydrophobe. Cependant, la présence de groupements silanols dans les canaux limite fortement l'adsorption des molécules organiques en présence d'eau. Afin d'accroître fortement l'hydrophobicité des silices mésoporeuses, différentes modifications au cours de la synthèse (incorporation de groupements phényles) ou post-synthèse (greffage de groupements triméthylsilyles, aminopropyles et propyle sulfoniques) ont été envisagées. Le greffage de groupements triméthylsilyles et l'incorporation de groupements phényles permettent donc d'augmenter considérablement l'hydrophobicité des solides en réduisant le nombre de groupements silanols. Dans le cas de l'adsorption en phase gaz, l'hydrophobicité s'est révélée être un facteur clef positif. L'adsorption de polluants organiques apolaire en phase aqueuse nécessite également une silice hydrophobe. Pour des molécules polaires, le greffage de groupements polaires adaptés (amino ou sulfonique) à la forme chimique du polluant a un rôle déterminant sur son adsorption.Activated carbons and hydrophobic microporous zeolites are usually used for the removal of organic pollutants in wastewater. An extended BET surface and a relevant pore volume both confer high sorption capacities to organised silica materials. Moreover, these solids exhibite a low water-adsorbent interaction at low P/P0 giving them an hydrophobic character. However, the presence of silanol groups limits the adsorption of organic molecules in aqueous phase. In order to significantly increase the mesoporous silica hydrophobicity, various modifications during synthesis (phenyl groups incorporation) or post-synthesis (grafting of trimethylsilyl, aminopropyl and mecaptopropyl groups) were considered. The grafting of trimethylsilyl groups and phenyl groups incorporation can therefore considerably reduce the hydrophilicity of these solids by reducing the number of silanol groups. In the case of gas adsorption, hydrophobicity proved to be a positive key factor. In aqueous phase, the non-polar organic pollutants adsorption also requires hydrophobic silica. For polar molecules, the grafting of polar groups (amino or sulfonic) increases the pollutant adsorption capacities.POITIERS-BU Sciences (861942102) / SudocSudocFranceF