CHAPITRE I : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE
II.2. TECHNIQUES DE CARACTERISATION
Au cours de cette étude, nous avons analysé les différents échantillons préparés par les diverses techniques mentionnées ci-dessous.
II.2.1. Diffraction des rayons X (DRX)
L’analyse DRX a pour but d’étudier la formation, la croissance, la structure interne et les propriétés physiques des cristaux. Pour notre étude, nous avons utilisé la méthode des poudres. Selon cette dernière, un composé cristallin est caractérisé par les trois rais les plus intenses de son diffractogramme. Le diffractomètre utilisé est de type Philips® X-Pert avec une anticathode Cu (λKα=1.54). La formule utilisée pour calculer les distances lamellaires des
argiles est celle de Bragg : nλ=2dsinθ ; où : d est la distance interlamellaire, λ est la longueur d’onde de la radiation et θ est l’angle de diffraction.
II.2.2. Infrarouge à transformée de Fourier (IRTF)
La spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier, est considérée comme une méthode qui permet de fournir des renseignements très précieux sur l’identification des liaisons internes de la structure ainsi que les substitutions susceptibles d’exister dans le matériau à analyser. Le principe d’analyse consiste à la connaissance de la position des bandes de certains groupements caractéristiques des matériaux préparés. Nous avons utilisé un appareil FTIR 8400S Shimadzu sur une gamme de 400 à 4000 cm-1 avec une résolution de 2 cm-1. Les échantillons sont conditionnés sous forme de dispersion dans une pastille de KBr.
II.2.3. Analyse thermogravimétrique (ATG/DTA)
La thermogravimétrie mesure l'évolution de la masse d'un échantillon en fonction de la température. Cette technique est couramment utilisée pour caractériser la décomposition et la stabilité thermique des matériaux mais aussi pour étudier la cinétique de dégradation par un processus physicochimique. L'appareillage utilisé est un appareil de type METTLER TOLEDO-TGA/DSC1 avec un capteur de type FRS5 et une microbalance (précision 0.1 μg) (Mettler-Toledo GMBH), les essais ont été réalisés sous flux d’azote à une température entre l’ambiante et 1000°C avec une vitesse de chauffe égale à 10°C/min.
II.2.4. Mesures de la surface spécifique (BET)
La méthode consiste à déterminer un volume d’azote liquide nécessaire pour former une monocouche de molécule de ce gaz à la surface de l’échantillon. Le principe est basé sur la
théorie d’adsorption de gaz (isothermes en multicouches) qui a été développé par Brunauer, Emett et Teller en 1939. Avant chaque essai, les poudres subissent un dégazage à 200°C pendant une durée de 3 heures. Toutes les mesures obtenues sont déterminées à la température
de l’azote liquide à 77K. L’appareil utilisé pour la mesure est de marque Micromeritics Tristar 3000.
II.2.5.Microscopie Electronique à Balayage (MEB)
Le microscope électronique à balayage fournit des informations sous forme d'images lumineuses, résultant de l'interaction d'un faisceau d'électrons avec un volume microscopique de l'échantillon étudié. Il est constitué d'une enceinte sous vide secondaire où un faisceau électronique est mis en forme par des lentilles électromagnétiques pour exciter l'objet à étudier. Le faisceau d'électrons est focalisé sur la surface de l'échantillon sous forme d'une tache (spot), déplacée ligne par ligne de façon à balayer une surface rectangulaire. L’appareil utilisé est un microscope JSM-6830LV, JEOL. Une tension d’accélération de 300KV, a été utilisée ce qui permet d’avoir un grossissement pouvant aller jusqu’à 5000 fois.
II.2.6. Détermination des points de zéro charge (PZCH)
Le point isoélectrique est le point au quel un matériau possède un potentiel de charge nul sur sa surface, c'est-à-dire le total de la charge positive sur la surface solide du matériau est égal au total de la charge négative de cette dernière. La présence des ions OH- et H+ dans la solution peut changer le potentiel de charges de surface du matériau.
Pour déterminer le point isoélectrique, nous avons utilisé la méthode et le protocole expérimental réalisé par la procédure de titration du pH.
- Des volumes de 50 mL de l’eau sont versés dans différents erlenmeyers, à différents pH (allant de 2 à 12), le pH est ajusté par addition de HCl et/ou NaOH.
- Des masses de 50 mg d’argile, sont ajoutées aux différents erlenmeyers sous agitation à température ambiante pendant 48 heures.
- Après 48 heures, le pH final est déterminé. Le point de zéro charge est obtenu en traçant la courbe :
pH = f pHf
i : la valeur depH
PZC est donnée par l’intersection de cette courbeavec la diagonaley = x. Ou bien :
pH - pH = f pHf i
i
: la valeur depH
PZC est donnée par l’intersection de cettecourbe avec l’axe y = 0 .
II.2.7. Capacité d’échange cationique (CEC)
La capacité d’échange cationique (CEC) mesure la capacité d’une argile à échanger des cations, elle s’exprime généralement en milliéquivalents ou en mmol de cations échangeables rapporté à 100g d’argile. Il existe différentes méthodes pour mesurer la CEC, parmi ces méthodes, nous avons utilisé la méthode du complexe bis-éthylène-diamine cuivre II [Cu(EDA)2]2+. Pour préparer ce complexe, 50 mL de chlorure de cuivre (CuCl2, 1M) sont
mélangés avec 102 mL d’éthylène-diamine (C2H8N2,1M). La solution obtenue est diluée avec
de l’eau distillée jusqu’ à 1 L pour obtenir une solution de complexe de concentration 0.05 M. Pour calculer la CEC, 0.5 g d’argile sèche est mélangée avec 5 mL de complexe, puis la dilution est faite avec l’eau distillée jusqu'à 25 mL, ce mélange est mis sous agitation pendant 30 minutes puis centrifugé. La concentration du complexe restante dans le surnageant est déterminée par la méthode iodométrique. Pour ceci, 5 mL de surnageant ont été mélangés avec 5 mL de HCl de concentration 0.1M pour détruire le complexe [Cu(EDA)2]2+, puis 1g de KI (iodure de
potassium) est introduite. Le mélange est titré avec Na2S2O3 de concentration 0,02 M, l’amidon
est utilisé comme indicateur. La méthode de dosage peut être décrite par les réactions suivantes :
2 2 2 2 2 2 2 3 2 2 6 2 N 2 Cu EDA Cl 4 EDA + 2 Cu Cl 10 2 Cu Cl + 4 KI 4 K Cl + 2 CuI + I N I + 2S O Na S O Na + 2 NaI 20 HCl Les mêmes étapes sont répétées à blanc (sans argile). La CEC est calculée par la relation suivante :
M.V.S X - Y CEC = m (II.2) Où :M : la masse molaire du complexe [Cu(EDA)2]2+ (M = 246,2 g/mol),
V : volume du complexe [Cu(EDA)2]2+ utilisé pour le titrage (mL),
S : concentration molaire de Na2S2O3 (M = 0.02 mol/L),
X : volume de titrage de la solution de Na2S2O3 à blanc (sans utilisation d’argile) en mL,
Y : le volume de titrage de Na2S2O3 avec l’argile en mL,