Nanocomposites magnétiques à base de silice préparés par des méthodes vertes : synthèse, propriétés et application dans le traitement de l’eau

Magnetic silica nanocomposites prepared by green methods: synthesis, properties and application in water-treatment

¹ Laboratoire de Physicochimie des Electrolytes, Colloïdes et Sciences Analytiques, PECSA-UMR 7195 UPMC-CNRS-ESPCI, Université Pierre et Marie Curie, 4 place Jussieu, 75252 Paris Cedex 05, France
e-mail : sebastien.abramson@upmc.fr
² Laboratoire de Réactivité de Surface, UMR 7197 UPMC-CNRS, Université Pierre et Marie Curie, le Raphaël, 3 rue Galilée, 94200 Ivry-sur-Seine
³ Laboratoire Interfaces et Systèmes Electrochimiques, LISE – UPR 15 CNRS, Université Pierre et Marie Curie, 4 place Jussieu, 75252, Paris Cedex 05, France

Reçu : 6 Juillet 2011
Accepté : 23 Mars 2012

Résumé

Nous présentons la synthèse par chimie verte de nanocomposites magnétiques qui pourraient être utilisés dans le traitement de l’eau. Ils sont constitués par une matrice de silice encapsulant des nanoparticules d’oxyde de fer. Outre les avantages liés à leur faible impact sur l’environnement, les méthodes de synthèse décrites ici ont conduit à des particules structurées sur plusieurs échelles de taille. Deux types de synthèse ont été étudiés. Des billes millimétriques parfaitement monodisperses ont été obtenues par voie sol-gel en utilisant comme agent structurant des biopolymères non-toxiques et biodégradables. Des microsphères ou des nanosphères magnétiques ont été préparées à l’aide de réactions sol-gel dans des émulsions à base d’huile végétale. Nous avons testé ces solides comme adsorbants magnétiques dans des procédés de dépollution des eaux utilisant la séparation magnétique. Nous montrons ici les premiers résultats quant à l’application de ces matériaux comme adsorbants de colorants et de métaux lourds après une éventuelle modification chimique de leur surface.

Abstract

We present an eco-friendly synthesis of magnetic nanocomposites which may be used in water-treatment. They are composed of iron oxide nanoparticles encapsulated in a silica matrix. In addition to the benefits of their low environmental impact, the synthetic methods described here have led to particles structured on several scales. Two types of synthesis have been studied. Perfectly monodisperse millimetric beads were obtained by a sol-gel method using a non-toxic and biodegradable biopolymer as structuring agent. Microspheres or magnetic nanospheres were prepared using sol-gel reactions in emulsions of vegetable oil. We tested these solids as magnetic adsorbents for water-treatment processes with magnetic separation. Here we show the first results on the application of these materials as adsorbents for dyes and heavy metals after a possible chemical modification of their surface.