Interactions between copper and organic macromolecules: determination of conditional complexation constants

Issue		Agron. Sustain. Dev. Volume 20, Number 5, July-August 2000 Nature and functions of the organic matter in the environment


Page(s)		537 - 546
DOI		10.1051/agro:2000148

DOI: 10.1051/agro:2000148

Agronomie 20 (2000) 537-546

Interactions between copper and organic macromolecules: determination of conditional complexation constants

Thomas Lagier - Geneviève Feuillade - Guy Matejka

Laboratory of Water and Environment Sciences, École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Limoges, parc Ester Technopôle, 87068 Limoges Cedex, France

(Received 29 September 1999; revised 2 March 2000; accepted 30 May 2000)

Abstract:

This study presents an original method of estimating the complexant properties of organic macromolecules with a metal. The complexant capacities and conditional constants of complexation with copper of humic-like acids extracted from the leachate of a sanitary landfill were determined. These macromolecules, with high molecular weight, compete with HEDP (1-hydroxyethane-1,1'-diphosphoric acid), a small molecule, to complex copper; this constitutes the principle of the method. HEDP-copper complexes and free metal species are selectively separated from macromolecule-copper complexes by ultrafiltration (YM 1; 1000 Da). An experimental design was carried out to minimise the number of experiments and to provide a model that related total copper concentration in the filtrate to the main variables of the system (macromolecules and HEDP concentrations and pH). The experimental data are compared to the equilibrium model, which enables the complexation capacities of the macromolecules with copper to be estimated.

Keywords: complexation / organic macromolecules / humic acids / copper / ultrafiltration / leachate

Résumé:

Interactions entre le cuivre et les macromolécules organiques : détermination des constantes conditionnelles de complexation. Cette étude présente une méthode originale d'estimation des propriétés de complexation des macromolécules organiques avec un métal. Les capacités et les constantes conditionnelles de complexation entre le cuivre et des macromolécules de type acides humiques (extraites de lixiviat de décharge d'ordures ménagères) ont été déterminées. Le principe consiste à mettre en compétition vis-à-vis du cuivre deux complexants, d'une part, les macromolécules de poids moléculaire élevé, d'autre part l'HEDP (acide 1-hydroxyéthane-1,1'-diphosphorique) une molécule de petite taille. Les complexes HEDP-cuivre et les espèces métalliques libres sont séparés sélectivement des complexes macromolécules-cuivre par ultrafiltration (YM 1 ; 1000 Da). Un plan d'expérience a été utilisé afin de minimiser le nombre d'expériences et fournir un modèle qui permet de relier la concentration totale en cuivre du filtrat aux principales variables du système (concentrations en macromolécules, en HEDP et pH). Les données expérimentales sont comparées au modèle théorique (établi à partir des équilibres chimiques), ce qui permet d'estimer les capacités de complexation des macromolécules avec le cuivre.

Mots clé : complexation / macromolécules organiques / acides humiques / cuivre / ultrafiltration / lixiviat

Communicated by Isabelle Lamy

Correspondence and reprints: Thomas Lagier
lagier@ensil.unilim.fr

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