ETUDES A L’ECHELLE MICROSCOPIQUE DE L’INTERACTION EMULSION-SUBSTRAT

ADSORPTION DES TENSIOACTIFS A LA SURFACE MINERALE 

Charge des têtes hydrophiles des tensioactifs et charge de surface des substrats Les potentiels zêta des tensioactifs A et B, ainsi que ceux des substrats de diorite, de granite, de silice et d’agrégat (AE1) ont été déterminés en fonction du pH. Les résultats sont montrés dans la Figure 61. Les charges manifestées par les tensioactifs décroissent avec l’augmentation du pH ; cette évolution est la conséquence du déficit de protonation à pH élevé. Les points de charge nulle (PCN) des deux tensioactifs se situent autour de la valeur de pH 10. Lors de la fabrication des phases aqueuses, une augmentation de pH de l’eau a été constatée lors de l’ajout des agents de surface pour se situer entre 9 et 11, ce qui est en cohérence avec le pH correspondant au point de charge nulle des tensioactifs trouvé à l’essai de zêtamétrie. Entre les deux tensioactifs, le A présente une charge électrique plus importante que le B. Pour un pH de 2, correspondant à celui des phases aqueuses pour la fabrication des émulsions, le tensioactif A affiche un potentiel de +102,5 ± 11,8 mV, tandis que le tensioactif B est à +70,5 ± 8,0 mV. La  tête hydrophile du tensioactif A est plus chargée que celle du tensioactif B, cela entraînera une conséquence sur le mécanisme d’adsorption par attraction électrostatique des deux surfactants en présence de granulats chargés négativement. La charge du tensioactif A devrait le conduire à s’adsorber plus activement que le tensioactif B. Figure 61. Potentiel zêta des tensioactifs et des substrats en fonction du pH. La lecture des potentiels zêta des suspensions de diorite, de granite, de silice et d’agrégat d’enrobé en fonction du pH permet de dresser quelques constats. Pour les faibles valeurs de pH, à pH 2 par exemple, les granulats présentent une charge positive. Il apparaît que les charges de surface sont très proches pour ces quatre matériaux entre pH 3 et 9. L’observation de la charge sur les AE peut être attribuée aux particules non ou mal enrobées. L’électronégativité des substrats augmente (le potentiel zêta diminue) lorsque le pH augmente. Le potentiel se stabilise pour le granite et la diorite entre le pH 7 et 11. Une remontée du potentiel est observée pour la silice à partir de pH 9, certainement à cause du phénomène de dissolution de la silice en milieu basique. Les points de charge nulle (PCN), d’après les courbes d’évolution des potentiels zêta, se situent entre pH 2 et 3 pour les quatre substrats. A pH 12, nous notons une augmentation du potentiel pour la diorite et une diminution pour le granite. Cette baisse du potentiel pour les suspensions de granite provient de la dissolution des silicates [200,201] plus nombreux dans ce substrat. En effet, il est établi que les espèces majoritairement présentes dans la dissolution de la silice en milieu aqueux en fonction du pH sont celles représentées dans le diagramme de la Figure 62. Au-delà de pH 12, les charges négatives augmentent. 

Evaluation de l’adsorption des tensioactifs sur substrats par spectrophotométrie UVvisible

Etalonnage des phases aqueuses de tensioactifs

Les mesures d’absorbance des phases aqueuses analysées, formulées à différentes concentrations en tensioactif, ont permis de tracer les spectres présentés dans la Figure 63. Les graphiques illustrent les cas de phases aqueuses dont le pH a été fixé à 2. Figure 63. Spectres d’absorbance des tensioactifs A (a) et B (b) établis à pH 2 selon la concentration en tensioactif (en mg/L). Ces spectres laissent entrevoir deux pics : le premier est situé entre 197 et 239 nm pour l’émulsifiant A, et entre 200 et 215 nm pour l’émulsifiant B. Le second pic est centré à 282 nm et 0 1  276 nm pour les tensioactifs A et B respectivement. En confrontant ces résultats avec les informations dont nous disposons sur les tensioactifs, nous pouvons attribuer les pics soit à des transitions π→π* des liaisons C=C (le tensioactif B contient une insaturation), soit à des transitions n→σ*, correspondant au transfert d’un électron d’un doublet n issu de l’atome d’azote. Dans le cas des amines, ce transfert se produit vers 220 nm [203]. Pour des sels d’ammonium, le pic d’absorbance est centré à 256 nm [204]. Comparé au premier pic, le deuxième pic évolue de manière proportionnelle avec la concentration et se situe à la même longueur d’onde, quelle que soit la concentration en tensioactif. Ce deuxième pic apparaît donc comme un marqueur pertinent permettant de quantifier la concentration en tensioactif. A partir des données relatives à ce pic, nous avons donc établi les courbes d’étalonnage (cf. Figure 64).