Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

REPUBLIQUEALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPE

REPUBLIQUEALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE N° D’ORDRE : SERIE : FACULTE DES SCIENCES DE L’INGENIEUR DEPARTEMENT DE CHIMIE INDUSTRIELLE THESE EN VUE DE L’OBTENTION DU DOCTORAT EN SCIENCES EN GENIE DES PROCEDES PAR Mme SOUHEILA TOUATI Epouse Benmounah THEME -JURY- Mr Mossaab BENCHEIKH LEHOCINE Professeur, Université Président de Constantine Mr Abdesslam Hassen MENIAI Professeur, Université Rapporteur de Constantine Mr Ahmed MEGHIZZI Professeur, Université Examinateur de Biskra Mr Abdelmalek HASSEINE Maître de conférences, Examinateur Université de Biskra Mme Wahida LOUAER Maître de Conférences, Examinatrice Université de Constantine ............/............./2012 Etude Expérimentale et Modélisation de la Purification de l’Acide Sulfurique REMERCIEMENTS Ce travail a été réalisé au Laboratoire de l’Ingénierie des Procédés et d’Environnement (LIPE) du département Chimie Industrielle de la Faculté des Sciences de l’Ingénieur Université Mentouri, Constantine. Je tiens d’abord à remercier Dieu le tout puissant de m’avoir permis de mener à terme ce travail. Monsieur Meniai Abdeslam-Hassen, professeur à l'Université de Constantine, a guidé ce travail avec compétence et patience, et m'a fait bénéficier de son expérience et de ses conseils. Sa collaboration entre pour une grande part dans l'aboutissement de cette thèse. Je le prie de trouver ici l'expression de ma reconnaissance la plus vive. Je remercie également très chaleureusement le Professeur Bencheikh Lehocine Mossaab d’avoir accepté de présider le jury et aussi pour avoir profité de certains de ses commentaires utiles et suggestions constructives. Je remercie également Monsieur Ahmed Meghizzi, Professeur à l'Université de Biskra et à Monsieur Abdelmalek Hasseine, Maître de conférences à l'Université de Biskra, qui ont bien voulu me faire l'honneur de juger ce travail. Je leur adresse mes plus sincères remerciements. Je remercie également Mme Louaer Wahida, Maître de conférences à l'Université Constantine, pour l'intérêt qu'elle a porté à ce travail et pour sa participation à mon jury de thèse. J’adresse mes remerciements à ma famille, à ma mère, à mon mari qui a été un soutien pour moi et qui a été toujours présent lorsque j’en ai eu besoin. DEDICACE Je dédie ce travail à La mémoire de mon très cher père ; La mémoire de ma très chère grand-mère A ma très chère mère ; A mon mari et ma fille Nourhane, A mes frères et sœurs, A mes beaux frères, nièces et neveux, A mes amis A toute ma famille. Sommaire SOMMAIRE Liste des figures Liste des tableaux Nomenclature Introduction Générale Chapitre I : Généralités sur l’acide sulfurique 1.1. Introduction…………………………………………………………………………..1 1.2. Présentation …………………………………………………………………………1 1.3. Propriétés de l’acide sulfurique………………………………………………...…...2 1.3.1. Propriétés physiques..........................................................................................2 1.3.2. Propriétés chimiques..........................................................................................3 1.4. Synthèse et régénération de l’acide sulfurique………………………….……….…4 1.4.1. Synthèse de l’acide sulfurique à partir de soufre ou de sulfures Métalliques...................................................................................................................4 1.4.2. Recyclage de l’acide sulfurique résiduaire.......................................................7 1.5. Utilisation de l’acide sulfurique……………………………………………………..7 1.6. Les impuretés de l’acide sulfurique………………………………………………....8 1.7. Propriétés physiques des mélanges Eau- Acide sulfurique………………………...9 1.8. Nature des espèces présentes dans les mélanges Eau- Acide Sulfurique………...12 1.9. Conclusion……………………………………………………………………..…....14 Sommaire Chapitre II : L’extraction liquide-liquide 2.1. Introduction…………………………………………………………………..……..15 2.2. Principe de base de l’extraction liquide – liquide………………………..………..16 2.3 Phase aqueuse………………………………………………………………..………17 2.4 Phase organique…………………………………………………………….……….17 2.5. Propriétés de l’Extractant………………………………………….……………....18 2.6. Constante de distribution Kd………………………………………………….…...19 2.7. Rapport de distribution D et pourcentage d’extraction E%...................................20 2.8. Thermodynamique d’extraction……………………………………………….......20 2.9. Détermination de la stœchiométrie du complexe…………………………….…...23 2.9.1. Méthode des variations continues....................................................................23 2.9.2. Méthode du rapport molaire............................................................................24 2.9.3. Méthode des pentes...........................................................................................24 2.10. Facteurs qui influencent l’extraction des métaux………………………......26 Chapitre III : Purification de l’acide sulfurique par extraction liquide-liquide 3.1. Introduction…………………………………………………………………….…....27 3.2. Quelques travaux réalisés sur l’extraction liquide-liquide des métaux lourds…………………………………………………………………………….....28 3.3. Quelques travaux réalisés sur l’extraction liquide-liquide de l’acide sulfurique……………………………………………………………………….......31 3.4. Modélisation………………………………………………………………………....33 3.5. Conclusion……………………………………………………………………….......34 Sommaire Chapitre IV : Les Dithiocarbamates 4.1 Généralités sur les Dithiocarbamates ………………………………………………………….………….…..35 4.1.1 Définition.............................................................................................................35 4.1.2 Propriétés chimiques des Dithiocarbamates.....................................................36 4.1.2.1 Propriétés acido-basiques et stabilité des fonctions Dithiocarbamates.....36 4.2 Les modes de coordinations………………………………………………………………………….………….…...38 4.3 Propriétés de complexation d’espèces métalliques…………………………………………….….….39 4.4 La décomposition thermique des Dithiocarbamates…………………………………….….….…..40 4.5. Domaines d’applications………………………………………………………………………………..…….……...40 Chapitre V : Méthodologie Expérimentale 5.1 Introduction…………………………………………………………………………………………………….……………….43 5.2 Matériaux et produits chimiques…………………………………………………………………………….…..43 5.2.1 Les agents extractants.........................................................................................43 5.2.2 Les solvants...........................................................................................................44 5.2.3 Solutions.................................................................................................................45 5.3 Protocole de travail………………………………………………………………………………………………..….…...45 5.4 Courbes d’étalonnage………………………………………………………….………………………………………...47 5.4.1 Courbe d’étalonnage du fer................................................................................47 5.4.2 Courbe d’étalonnage du cuivre..........................................................................47 Chapitre VI : Résultats et Discussion 6.1 Introduction.................................................................................................................48 6.2 Paramètres de suivi de l’extraction...........................................................................49 Sommaire 6.2.1 Effet de type d’extractant.......................................................................................49 6.2.2 Effet de type de solvant...........................................................................................52 6.2.3 Effet de la masse de l’extractant............................................................................54 6.2.4 Effet de temps de contact........................................................................................55 6.2.5 Effet du rapport de volume....................................................................................57 6.2.6 Effet de la concentration d’acide...........................................................................58 6.2.6 Effet de la vitesse d’agitation.................................................................................60 6.3 Détermination de la stœchiométrie des complexes Fer-SDDT et Cuivre-SDDT..........................................................................................................61 6.4 Analyses de caractérisation des complexes du fer et du cuivre.............................64 6.4.1 Les complexes du fer.............................................................................................64 6.4.1a Préparation des deux complexes.........................................................................65 6.4.1b Aspect physique des deux complexes..................................................................65 6.4.1c L’analyse par le microscope électronique à balayage (MEB)..........................66 6.4.1d L’analyse par spectroscopie à transformé de Fourrier infrarouge (FT-IR)...............................................................................................................70 6.4.1e L’analyse par la spectroscopie UV-VISIBLE....................................................73 6.4.1f Les analyses thermiques des deux complexes de fer..........................................76 6.4.1g L’analyse élémentaire...........................................................................................81 6.4.1h Effet de la concentration d’acide et du chlore sur la complexation du Fe3+ par le SDDT................................................................................................82 6.4.2 Les complexes du cuivre.........................................................................................84 Sommaire 6.4.2a Aspect physique des deux complexes..................................................................84 6.4.2b L’analyse par le microscope électronique à balayage (MEB)..........................85 6.4.2c L’analyse par spectroscopie à transformé de Fourrier infrarouge (FT-IR)...............................................................................................................87 6.4.2d L’analyse par la spectroscopie UV-VISIBLE....................................................90 6.4.2e Les analyses thermiques des deux complexes de cuivre....................................91 6.4.2f L’analyse élémentaire...........................................................................................95 6.5 Conclusion..................................................................................................................95 Chapitre VII : Modélisation 7.1 Introduction..............................................................................................................97 7.2 Modélisation de l’extraction liquide-liquide..........................................................98 7.3 Modèles de calcul de la composition d’un système en équilibre..........................98 7.3.1 Premier modèle de complexation....................................................................98 7.3.2 Deuxième modèle de complexation...............................................................101 7.4 Résultats e discussion de la modélisation.............................................................103 7.4.1 Le premier modèle dans le cas du cuivre .........................................................103 7.4.1a L’effet de la masse d’extractant sur le rendement d’extraction..............103 7.4.1b Effet de la concentration d’acide sur le rendement d’extraction............105 7.4.1c Effet de la concentration initiale du métal sur le rendement d’extraction....................................................................................................106 7.4.2. Le premier modèle dans le cas du fer ..............................................................107 7.4.2a L’effet de la masse d’extractant sur le rendement d’extraction...................107 Sommaire 7.4.3. Utilisation du 2ème modèle dans le cas du cuivre ..............................................108 7.4.3a L’effet de la masse d’extractant sur le rendement d’extraction...............108 7.4.4 Le deuxième modèle dans le cas du fer..............................................................111 7.4.4a L’effet de la masse d’extractant sur le rendement d’extraction...............111 7.5 Conclusion................................................................................................................115 Conclusion Générale Références Bibliographiques Annexes Travaux publiés Liste des figures Liste des figures Chapitre I : Figure 1.1. Structure de l'acide sulfurique...........................................................................1 Figure 1.2 : Schéma de l’installation pour le procédé aux chambres de plomb..................5 Figure 1.3 : Schéma de préparation de l’acide sulfurique par le procédé de contact..........6 Figure 1.4. Régénération d’acide sulfurique........................................................................7 Figure 1.5 : Fraction molaire (X), molarité(c), molalité (m) et pourcentage pondéral (p) à 20°C de l’acide sulfurique dans les mélanges H2SO4, H2O.............................9 Figure 1.6: Variation de la tension interfaciale des mélanges Eau- Acide Sulfurique en fonction de la concentration...........................................................................10 Figure 1.7 : Variation de la conductibilité des mélanges Eau- Acide Sulfurique en fonction de la concentration...........................................................................11 Figure 1.8.Viscosité des mélanges Eau- Acide Sulfurique en fonction de la concentration à 25°C.............................................................................................................11 Figure 1.9: Concentration des espèces présentes dans les mélanges eau-acide sulfurique obtenue à partir de spectrométrie Raman........................................................12 Figure 1.10 : Solubilité de certains sulfates en fonction de la concentration en H2SO4 (%m).....13 Chapitre II : Figure 2.1 : Schéma de principe de l’extraction liquide-liquide........................................19 Figure 2.2 : Méthode du rapport molaire appliquée à un complexe 1:1 et à un complexe 1 :2, le complexe 1 :2 est le plus stable comme l’indique la courbure moins étalée autour du rapport stœchiométrique......................................................24 Chapitre IV : Figure 4.1 : Formule semi-développée d’un Dithiocarbamates..........................................35 Figure 4.2 : Mécanisme de dégradation d’un acide Dithiocarbamique en solution...........36 Liste des figures Figure 4.3 : Mécanisme de décomposition possible. Cas d’un dialkyldithiocarbamates.....37 Figure 4.4: Mécanisme de décomposition possible des monoalkyl-N-dithiocarbamates en milieu basique.............................................................................................37 Figure 4.5 : Equilibre d’acide Dithiocarbamique..............................................................38 Figure 4.6: Les différentes coordinations chimiques des ligands Dithiocarbamates........38 Figure 4.6 : Sels de Dithiocarbamate utilisés dans l’agriculture comme pesticides.........41 Chapitre V : Figure 5.1 : Etape de purification de l’acide sulfurique par extraction liquide-liquide..............................................................................................46 Figure 5.4 : Courbe d’étalonnage du fer............................................................................47 Figure 5.5 : Courbe d’étalonnage du cuivre.......................................................................47 Chapitre VI : Figure 6.1 : Effet de type d’extractant sur le rendement : [H2SO4]=0.5M, [Fe3+]= 25mg/l, aq/O=1, t= 30min, Vag = 500 trs/min et le chloroforme comme solvant............................................................................................50 Figure 6.2 : Effet de type d’extractant sur le coefficient e partage : [H2SO4]=0.5M, [Fe3+]=25 mg/l, aq/O=1, t= 30min, Vag = 500 trs/min et le chloroforme comme solvant............................................................................................50 Figure 6.3 : Effet de type d’extractant sur le rendement : [H2SO4]0 = 0.5M, [Cu] 2+= 63mg/l, aq /O =1; temps d’agitation =120min; vitesse d’agitation = 600 tr/min et le SDDT comme extractant....................................................51 Figure 6.4 : Effet de type d’extractant sur le coefficient e partage [H2SO4]0 = 0.5M, [Cu] 2+= 63 mg/l, aq /O =1; temps d’agitation =120min; vitesse d’agitation =600 tr/min et le SDDT comme extractant...................51 Figure 6.5 : Effet de type de solvant sur le rendement : [H2SO4]=0.5M, [Fe3+]=25 mg/l, aq/O=1, t= 30min, Vag = 500 trs/min et le SDDT comme extractant.........52 Liste des figures Figure 6.6 : Effet de type de solvant le coefficient de partage: [H2SO4]=0.5M, [Fe3+]=25 mg/l, aq/O=1, t= 30min, Vag = 500 trs/min et le SDDT comme uploads/Finance/ ben6201.pdf