PELERIN Isabelle Université de Toulon et du Var UFR Sciences et Techniques MASTER 1 CHARME Présentation de publication Le 22 Novembre 2007 Extraction de métaux m lourds : Cd, Cr, Cu,, Ni, Pb, Zn par la méthode m d extraction d séquentielle
Plan I - Introduction II - Présentation de la méthode d extraction séquentielle III - Les différentes étapes de la méthode Etape 1 Etape 2 Etape 3 IV - Résultats obtenus V - Conclusion
I - INTRODUCTION
Métaux lourds dans les sols Dans les cultures: produits à base de Cu, les engrais, lisiers, boues, composts contiennent Cd, Zn, Pb, Hg,Cr Pb contenu dans les fumées industrielles et les gaz d échappement des voitures Métaux initialement présents dans la roche mère Source : http://www.versailles.inra.fr
Spéciation : Distribution des différentes formes ou espèces chimiques sous lesquelles on peut trouver un élement. Métal lié aux carbonates Métal lié à la matière organique Métal libre M n+ Métal lié aux phosphates Métal lié aux oxydes de fer, de manganèse et d aluminium Quartz silicates
II PRESENTATION DE LA METHODE D EXTRACTION SEQUENTIELLE
Méthode d extraction d séquentielles But : déterminer quantitativement la répartition des métaux en différentes phases chimiques présentes dans les sols. On sépare sélectivement chaque phase en utilisant des réactifs appropriés. On détermine la concentration totale en utilisant les spectroscopies d absorption atomique flamme et four.
III LES DIFFERENTES ETAPES DE LA METHODE
Principe de la méthode m d extraction d séquentielle Méthode en 3 étapes: 1. Extraction de la fraction échangeable : liée aux carbonates. 2. Extraction de la fraction réductible : liée aux oxydes de fer et de manganèse. 3. Extraction de la fraction oxydable : liée à la matière organique (MO).
Méthode d extraction d séquentielles 1 ère étape : Extraction de la fraction échangeable Fraction acido - soluble. Réactif utilisé : acide acétique (CH 3 COOH) à 0,11 mol/l. La solution acide permet la dissolution des carbonates liés au métal et la libération des ions métalliques.
Description de la 1 ère étape 1 g de sol prélevé dans un récipient en PTFE 100ml + 40ml d acide acétique à 0,11mol/L Agitation à température ambiante pendant 16 heures Agitation pendant 20 min dans un agitateur 300 tours/min
Centrifugation pendant 20 min et décantation au refrigérateur à 4 C Résidu solide est lavé avec 20ml d eau distillée Extrait Agitation pendant 20 min + Centrifugation Elimination des eaux de lavages Résidu solide de l étape 1
Méthode d extraction d séquentielles 2 ème étape : Extraction de la fraction de métal liée aux oxydes de fer et de manganèse Fraction réductible. Réactif utilisé : chlorhydrate d hydroxyle amine : NH 2 OH.HCL à 0,5 mol/l Réaction de réduction des oxydes et libération des métaux liés.
Description de la 2 ème étape Résidu de l étape 1 + 40 ml de chlorhydrate d hydroxyle amine à 0,5 mol/l + 25 ml de HNO 3 à 2 mol/l + On complète jusqu au trait de jauge ( 1 litre ) avec de l eau déionisée
Extraction par agitation centrifugation et décantation Résidu solide de l étape 2 Extrait
Méthode d extraction d séquentielles 3 ème étape : Extraction de la fraction liée à la matière organique Fraction oxydable. Réactif utilisée : eau oxygénée : H 2 O 2 à 8,8 mol/l. Réactif qui permet de détruire la MO (réaction d oxydation) et donc de relarguer les métaux fixés.
Description de la 3ème 3 étape Résidu de l étape 2 + 10 ml de H 2 O 2 à 8,8 mol/l sur une petite partie du résidu L ensemble est couvert et placé à température ambiante pendant 1 heure Agitation manuelle
Bain d eau à 85 C pendant 1 heure + 10 ml de H 2 O 2 + 50 ml d acétate d ammonium CH 3 COONH 4 à 1 mol/l Agitation, centrifugation et décantation Résidu solide de l étape 3 Extrait
Récapitulatif Extrait étape 1 Fraction liée aux carbonates Extrait étape 2 Fraction liée aux oxydes Extrait étape 3 Fraction liée à la MO Résidu final Digestion à l eau régale
Eau régaler L eau régale est un mélange d acide chlorhydrique et d acide nitrique concentrés. On utilise généralement 3 volumes de HCl pour 1 volume de HNO 3 Capable de dissoudre certains métaux m nobles (Pt, Au,Ta, etc ).
Description de la méthode m d extraction à l eau régaler 1 g de sol + 0,5 1 ml d eau + 7 ml de HCl à 12 mol/l + 2, 3 ml de HNO 3 à 15,8 mol/l goutte à goutte 16 heures à température ambiante
La température est augmentée peu à peu jusqu au reflux (environ 2 heures) Filtration, et récupération dans un récipient 50 ml Résidu insoluble sur le filtre lavé avec HNO 3 0,5 mol/l + HNO 3 0,5 mol/l jusqu au trait de jauge
IV RESULTATS OBTENUS
cadmium Fraction liée aux carbonates Fraction réductible Fraction oxydable Fraction extraite par l eau régale Fraction résiduelle 100 80 60 40 20 0 FRACTION REDUCTIBLE FRACTION LIEE AUX CARBONATES S-MS S-SP S-VM 100 80 60 40 20 0 FRACTION RESIDUELLE Chrome S-MS S-SP S-VM
Plomb 100 80 60 40 20 FRACTION REDUCTIBLE 0 S-MS S-SP S-VM
Cuivre 100 80 60 40 20 0 FRACTION EXTRAITE A L EAU REGALE S-MS S-SP S-VM Nickel 100 80 60 40 FRACTION EXTRAITE A L EAU REGALE 20 0 S-MS S-SP S-VM
Zinc 100 80 60 40 FRACTION EXTRAITE A L EAU REGALE 20 0 S-MS S-SP S-VM
V - CONCLUSION
Conclusion Méthode efficace Obtention de valeurs significatives réutilisable