Remerciez-le!

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

UNIVERSITE MUSTAPHA STAMBOULI DE MASCARA Faculté des Sciences et de la Technolo

UNIVERSITE MUSTAPHA STAMBOULI DE MASCARA Faculté des Sciences et de la Technologie Département de Génie des Procédés Mémoire de fin d’étude Présenté en vue de l’obtention du diplôme de : Licence Option : Génie des procédés Présenté par : Mr. Keddari Abdelkader Mokhtar Mr. Bounama Mohamed Mr. Bachounda Mohamed Abdelaziz Mr. Bekkar Boumediene Année universitaire : 2017-2018 Encadré par : Pr. BENYOUCEF.A MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Fonctionnalisation de surface et activation de charbon Remerciements Tous d’abord je remercie mon grand dieu pour m’avoir donnés la santé, le courage et la volonté pour achever mon travail. Je tiens à la remercier mon encadreur Pr. BENYOUCEF.A pour la confiance qu’elle a bien voulu m’accorder en me proposant ce sujet et d’avoir dirigé ce mémoire. Je lui exprime ma profonde gratitude pour ses conseils et son aide avec patience et efficacité, tant pour l’esprit critique et la disponibilité. Je remercie vivement Dr. MAAZA.L pour son aide appréciable, ses encouragements qui m’ont permis d’avancer dans ce travail et à qui témoigne ma profonde reconnaissance Je tiens à remercier, l’équipe de travail de NAFTAL MASCARA m’avoir accueillie au sein de BAG MASCARA Enfin, je remercie, toutes les personnes qui m'ont encouragé et soutenu de prés ou de loin durant la réalisation de ce travail. Dédicace Je dédie ce modeste travail à : Mon cher père et Ma chère mère qui m’ont beaucoup soutenu et mes frères et ma sœur À tous ceux qui sont proches de mon cœur et dont je n’ai pas cité le nom. Liste des tableaux Liste des tableaux : Chapitre I : Charbon actif Tableau I.1 : Classification de porosité [6] ………………………………………………......6 Chapitre II : Généralités sur l’adsorption Tableau II.1 : présente la différence entre les deux types d’adsorption [12] ………10 Tableau II. 2. Applications de certains adsorbants ...........................................................17 Chapitre III : Les métaux lourds et les colorants Tableau III.1 : Rapport du flux lié à l’activité humaine et le flux naturel des métaux lourds [36] …………………………………………………………………………………………19 Tableau III.2 : Sources industrielles et agricoles des métaux présents dans l'environnement [37]……………………………………………………………………………………………20 Tableau III.3 : Teneurs naturelles de quelques éléments traces dans les sols et apports anthropiques (En mg/kg) [41]………………………………………………………………...21 Tableau III.4 : Principaux effets des métaux lourds [46]……………………………………23 Tableau III.5 : Principaux groupes chromophores et auxochromes, classés par intensité Croissante.[56-54] ……………………………………………………………………………25 Tableau III.6 : Classification des colorants …………………………………………………27 TableauIII.7: Les Principales classes de toxicité, Échelle de Gosselin .............................28 Tableau III.8: Taux de fixation sur textile pour les différentes classes de colorants [75,76]………………………………………………………………………………………...30 Liste des figures Liste des figures : Chapitre I : Charbon actif : Figure I.1 : charbon actif en extrude [5] ……………………………………………………...4 Figure I.2 : charbon actif en poudre [5] ………………………………………………………4 Figure I.3 : charbon actif en grain [5] ………………………………………………………...5 Figure I.4 : la Structure d’un charbon actif [6] ……………………………………………….5 Figure I.5 : Structure poreuse de charbon actif [6] …………………………………………...6 Figure I.6 : les Groupements de surface du CA [7] …………………………………………..7 Chapitre II : l’adsorption : Figure II.1 : Mécanisme de transport de l’adsorbat au sein d’un grain ................................................11 Figure II.2 : Les isothermes d’adsorption en phase liquide [25] ……………………………15 Sommaire Sommaire : Introduction générale……………………………….…………….…1 CHAPITRE I I. Charbon actif I -1 Définition …………………….….……………………………………..….…......2 I -2- Procède de fabrication du charbon acti.………………………………..….………..2 I -2-1- Carbonisation ………………...……………..….………………………………..2 I -2-2- Activation ………………………………..….……………………………………3 I -2-2-1- transformations chimiques et physico-chimiques intervenant dans l’activation ……3 I -3- Les différentes formes du charbon actif …………………………………………….4 I-4- Propriétés de charbon actif ………………………………………………………….5 I -4- 1- Propriétés physiques ……………………………………………………………..5 I -4- 2- Propriétés chimiques …………………………………………………………….6 I -5- Régénération du charbon actif ……………………………………………………...7 I -6- Les applications de l'adsorption……………………………………………………..7 Chapitre II II- Généralités sur l’adsorption II-1- Introduction …………………………………………………………………………9 II-2- Définition d’adsorption ………………………………………………………………9 II-3- Types d'adsorption ……………………………………………………………………9 II-3- 1- Adsorption physique ……………………………………………………………….9 II-3- 2- Adsorption chimique ……………………………………………………………….9 II-4- Cinétique d’adsorption ………………………………………………………………..10 II-4-1- Modèle du pseudo-premier ordre ……………………………………………………11 II-4-2- Modèle du pseudo-second ordre ……………………………………………………11 II-5- Mécanisme d'adsorption ………………………………………………………………11 II-6- Principaux facteurs influençant sur l'adsorption ……………………………………….12 II-7- Isothermes d’adsorption ………………………………………………………………..13 II-7-1- Classification des isothermes d’adsorption …………………………………………..13 II-7-2- Modèles des isothermes ……………………………………………………………..15 II-7-2-1- Modèle de Langmuir ………………………………………………………………15 II-7-2-2- Modèle de Freundlich ……………………………………………………..……….16 Sommaire II-8-Application industrielle de l’adsorption Liq/Sol ………………………………………..16 CHAPITRE III III-Les métaux lourds et les Colorant III-1. Généralité………………………………………………………………………………18 III-2-Origines des métaux lourds dans l’environnement……………………………………..18 III.-2-1-Les sources naturelles………………………………………………………………..18 III.-2-2-Les sources anthropiques…………………………………………………………….19 III-3-Répartition des métaux lourds dans l’environnement…………………………………..20 III-3-1-Contamination des sols……………………………………………………………….20 III-3-1-1-Le processus de transfert……………………………………………………………21 III- 3-1-2-Répartition des métaux lourds dans les sols……………………………………….21 III-3-2-Contamination de l'air………………………………………………………………...22 III-3-3-Contamination de l’eau……………………………………………………………….22 III-4-Impact toxicologique……………………………………………………………………22 III-4-1. Exposition…………………………………………………………………………….22 III-4-2-Effets des métaux lourds sur le milieu aquatique……………………………………..22 III-4-3-Effets sur la santé……………………………………………………………………..22 III-5-Techniques d'élimination des métaux lourds……………………………………………24 III-5-1-Précipitation chimique………………………………………………………………..24 III-5-2-Filltration……………………………………………………………………………...24 III-5-3-Adsorption…………………………………………………………………………….24 III-5-4-Extraction l’iquide-l’iquide…………………………………………………………...24 III-5-5-Procédés biologiques………………………………………………………………….24 III- 6-Les colorants III-6-1- Historique des colorants……………………………………………………………..25 III-6-2 Généralités…………………………………………………………………………….25 III-6-3-Utilisation des colorants………………………………………………………………26 III-6-4 Classification des colorants…………………………………………………………...26 III-6-5-Toxicité des colorants ………………………………………………………………..27 I-6 Les colorants et leurs impacts environnementaux………………………………………...29 I-6-1-Les dangers potentiels…………………………………………………………………..29 I-6-2-Les dangers à long terme……………………………………………………………….29 Sommaire III-7-Procédés de traitement des colorants……………………………………………………30 III-7-1-Méthodes biologiques ………………………………………………………………..30 III.7-2-Méthodes physiques …………………………………………………………………31 III-7-3-Méthodes chimiques ………………………………………………………………...31 REFFERENCES BIBLIOGRAFIQUES …………………………………………………..33 Introduction générale 1 Introduction générale : Le problème de la pollution de l’environnement reste toujours d’actualité car de nombreuses activités industrielles continuent à générer des polluants divers, notamment certains produits chimiques d’origine industrielle (colorants, métaux lourds …) ou agricole (pesticides, engrais,…) susceptibles de créer des nuisances importantes. Plusieurs techniques ont été employées pour l’élimination ces polluants. L’adsorption est l’une des techniques les plus utilisées. Le charbon actif est l’adsorbant le plus communément employé, qui présente une forte capacité d’adsorption due essentiellement à sa grande surface spécifique mais ce procédé reste très coûteux. L’attention a été focalisée par la mais il reste très onéreux et nécessite en plus une régénération. Cela limite son utilisation dans les pays en voie de développement. Les recherches se sont alors orientées vers des procédés de traitement faisant appel à des matériaux naturels moins coûteux Ce mémoire est constitué de trois chapitres :  Le premier est une étude sur le charbon actif  Dans le deuxième chapitre, l’adsorption  Le troisième chapitre sur les métaux lourd et les colorant CHAPITRE I Charbon actif 2 I. Charbon actif : I.1.Définition Parmi les supports adsorbants utilisés dans le traitement des COV, le CA est de loin le matériau le plus utilisé. Le charbon actif peut être préparé à partir de matériaux divers, tels que le bois, la paille, la houille et les résidus de pétrole. Cependant depuis quelques dizaines d'années I ‘utilisation de précurseurs végétaux particulièrernent les sous-produits de la biomasse (coque de noix de coco, noyaux de cerise et d'olive...) et des industries agroalimentaires pour la production de CA est de plus en plus importante. Actuellement, I’utilisation de CA est principalement associée à leur grande surfaces spécifique et à leur faible coût. Leurs propriétés adsorbants dépendront de la nature du précurseur, des conditions opératoires de préparation et plus particulièrement de l'étape d'activation. Il est utilisé pour :  La décoloration des jus sucrés et des graisses végétales,  La production d’eau potable, pour ses propriétés de catalyseur dans le traitement de l’eau (désodorisation par décoloration et détoxication de l’eau ozonée),  La récupération des solvants,  Le conditionnement de l’air [1]. I.2.Procède de fabrication du charbon actif : I.2.1. Carbonisation: La pyrolyse ou carbonisation est la décomposition thermique d’un matériau organique sous vide ou sous atmosphère inerte (on utilise l’azote généralement) à des températures allant de 400 à 1000°C ; les hétéroatomes (oxygène et hydrogène) sont éliminés sous l’effet de la chaleur et le matériau devient plus riche en carbone. Les atomes de carbone se retrouvent dans les feuillets aromatiques possédant une certaine structure planaire. Ces feuillets s’arrangent ensuite de manière irrégulière laissant ainsi des interstices entre eux. Ces interstices donnent naissance à une porosité primaire du produit carbonisé. Les différents paramètres déterminants la qualité, les propriétés et le rendement du carbonisât CHAPITRE I Charbon actif 3 sont :  La vitesse du chauffage du four ;  La température finale de pyrolyse ;  Le temps de résidence dans le four ;  La nature du matériau de départ. Le produit de la carbonisation ne possède en général qu’une porosité peu développée et ne peut être employé comme adsorbant sans traitement supplémentaire d’activation, entraînant une augmentation sensible de sa surface spécifique [2]. I.2.2. Activation : L’activation consiste à développer la structure poreuse en éliminant les goudrons qui obstruent les pores, et à créer des fonctions de surface (généralement oxydées) qui sont à l’origine des interactions entre le solide et les molécules adsorbées. Elle peut être physique ou chimique. I.2.2.1.L’activation physique Permet de développer les pores existants et de créer d’autres. Elle est réalisée entre 800°C et 1000°C en présence d’un gaz faiblement oxydant (air), de vapeur d’eau, de CO2, ou encore d’un mélange de ces gaz. I.2.2.2.L’activation chimique Elle consiste à imprégner le matériau de départ avec une solution concentrée d’agent très oxydant et/ou déshydratant (acide phosphorique, chlorure de zinc…). Le matériau subit ensuite une pyrolyse entre 400°C et 800°C à l’abri de l’air, puis est lavé et séché. Le charbon actif est ainsi obtenu en une seule étape. C’est le degré d’imprégnation du matériau en matière oxydante uploads/Finance/ fonctionnalisation-de-surface-et-activation-de-charbon.pdf