UPThèses

En France, les anciennes mines d'uranium et leurs eaux d'exhaure font l'objet d’une surveillance environnementale dû à la présence de stériles miniers qui peuvent modifier la chimie des eaux en augmentant leur concentration en uranium. Afin de pouvoir rejeter des eaux dans le milieu naturel dont les concentrations en U(VI) soient conformes aux normes, des stations de traitement ont été mises en place. Cependant, une future règlementation diminuera drastiquement la limite autorisée de rejet en uranium impliquant une révision des méthodes d'élimination de celui-ci. L'adsorption aqueuse est une méthode efficace et peu couteuse. Les matériaux à mésoporosité ordonnée présentent des propriétés d'adsorption intéressantes à cause de leurs propriétés texturales et leurs possibles fonctionnalisations. Plusieurs familles de matériaux mésoporeux (silices fonctionnalisées ou non, carbones, oxyde de magnésium) ont été synthétisées, caractérisées et utilisées pour adsorber U(VI). Des études en batch et en dynamique ont été réalisées à partir de solutions reconstituées et d'eaux d'exhaure issues du site de Bellezane (87) sur les différents matériaux choisis, et les mécanismes d'adsorption ont été étudiés en fonction de la spéciation aqueuse de l'uranium et de la présence d'ions compétiteurs. Les résultats ont montré que la SBA-15 greffée avec des fonctions aminopropyles, présentait les meilleures capacités d'adsorption à pH 6. Il a été montré que l'U(VI) s'adsorbait par formation de complexe de sphère interne dans la mésoporosité du matériau, et que la présence de complexes entre l'U(VI) et les carbonates dissous diminuait significativement la capacité d'adsorption du matériau en U(VI).

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.