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Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Universit

Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université Abdelhamid Ibn Badis de Mostaganem Faculté des Sciences Exactes et de l’Informatique Mémoire De Fin D’etude De Master Option : Analyse Spectrale En Chimie Présenté par : Melle. Loukil Mansouria Soutenu le 16/ 05 / 2017 devant le jury composé de : Président : Pr BESTANI Benaouda Université de Mostaganem Examinateur : Pr BELOUATEK Aissa Université de Mostaganem Encadreur : Pr BENDERDOUCHE Nouredine Université de Mostaganem Année Universitaire : 2016 / 2017 Elimination Du Cristal Violet Par Un Charbon Actif Granulé LISTE DES FIGURES i CHAPITRE I : Figures I.1: Squelette anthraquinonique Figures I.2: Squelette azoïque. Figures I.3: Squelett indigoïd Figures I.4: Squelette nitrosés CHAPITRE II : Figures II.1: Structure du charbon actif. Figures II.2: Charbon actif en poudre. Figures II.3: Charbon actif en grains. CHAPITRE III : Figures III.1: classification des isothermes d'adsorption . Figure III.2 : Les étapes de la cinétique d’adsorption. CHAPITRE IV : Figures IV.1: Spectre IRTF du charbon actif. Figures IV.2: l’indice diode Figures IV.3: courbe d’étalonnage du (cristal violet, bleu de méthylène, phénol) Figures IV.4: Squelette de cristal violet. Figures IV.5: Squelette de bleu de méthylène. Figures IV.6: Squelette de phénol. Figures IV.7: Schéma d’un spectrophotomètre simplifié. Figures IV.8: Taux d’élimination du Cristal Violet en fonction du temps. LISTE DES FIGURES ii Figures IV.9: Taux d’élimination du Cristal Violet en fonction de la dose. Figures IV.10: Taux d’élimination du Cristal Violet en fonction du pH. Figures IV.11: Effet de la température sur l’adsorption du cristal violet. Figures IV.12: Isotherme d’adsorption du cristal violet. Figures IV.13: Isothermes de Langmuir pour l’adsorption cristal violet. Figures IV.14: Isothermes de Freundlich pour l’adsorption cristal violet. Figures IV.15: Isotherme d’adsorption du phénole . Figures IV.16: Isothermes de Langmuir pour l’adsorption phénole . Figures IV.17: Isothermes de Freundlich pour l’adsorption phénole Figure IV.18: Courbe cinétique de pseudo-premier ordre pour l’élimination cristal violet par le charbon actif. Figures IV.19: Courbe de cinétique de pseudo-deuxième ordre pour l’élimination cristal violet par le charbon actif. Figures IV.20: Courbe de cinétique de diffusion intraparticulaire pour l’élimination cristal violet par le charbon actif. LISTE DES TABLEAUX iii CHAPITRE II : Tableau II.1: Répartition des pores d’un adsorbant. CHAPITRE IV : Tableau IV.1 :l’indice diode Tableau IV.2 : Valeurs obtenues pour l’établissement de la courbe d’étalonnage du Cristal violet à (λmax = 595 nm), bleu de méthylène à (λmax = 665 nm), et phénol à (λmax =270 nm) Tableau IV.3 : Propriétés physico-chimiques du Cristal violet. Tableau IV.4: Etude du temps d’équilibre sur l’adsorption du cristal violet par le charbon actif. Tableau IV.5 : Etude de l’effet de la dose sur l’adsorption du cristal violet par le charbon actif. Tableau IV.6 : Influence du pH de la solution initiale sur l’adsorption du cristal violet. Tableau IV.7: Résultats de l’effet de la température sur l’adsorption du Cristal Violet. Tableau IV.8 : Paramètres thermodynamiques d’adsorption du Cristal violet. Tableau IV.9: Constantes de Langmuir et de Freundlich pour l’adsorption du Cristal Violet. Tableau IV.10: Constantes de Langmuir et de Freundlich pour l’adsorption du phénol. Tableau IV.13: résultats de cinétique de d’adsorption du Cristal Violet par le charbon actif. Liste des figures ........................................................................................................................ i Liste des tableaux ................................................................................................................... iii Introduction………………………………………………………………………………….01 CHAPITRE I : Les colorants I.1.Introduction ................................................................. ……………………………………………………………03 I.2.Généralités sur les colorants .......................................................................................... 03 I.2.1Définition ..................................................................................................................... 03 I.2.2. Nature des colorants .................................................................................................. 03 a) Colorants naturels ................................................................................................. 04 b) Colorants synthétiques .......................................................................................... 04 I.2.3. Classification des colorants ...................................................................................... 04 I.2.3.1. Classification chimique ......................................................................................... 05 a) Colorants anthraquinoniques .................................................................................. 05 b) Colorants azoïques ................................................................................................. 05 c) Colorants du diphénylméthane et du triphénylméthane ........................................ 05 d) Colorants indigoïdes .............................................................................................. 06 e) Colorants nitrés et nitrosés ..................................................................................... 06 I.2.3.2. Classification tinctoriale ...................................................................................... 06 I.2.3.2.1. Colorants solubles dans l’eau ............................................................................ 06 a) Colorants acides ou anioniques ............................................................................. 06 b) Colorants basiques ou cationiques ........................................................................ 07 c) Colorants à complexe métallique .......................................................................... 07 d) Colorants réactifs .................................................................................................. 07 I.2.3.2.2. Colorants insolubles dans l’eau ....................................................................... 07 I.2.4. Utilisation des colorants ......................................................................................... 08 CHAPITRE II: Les adsorbants II.1 Généralité sur les adsorbants ............................................................................................... 09 II.1.a. Définition ...................................................................................................................... 09 II.1.2. Le réseau poreux ........................................................................................................... 09 II.2. Charbon actif .................................................................................................................... 10 II.2.1. Classification ................................................................................................................ 11 II.2.1.1. Charbon actif en poudre (CAP) .................................................................................. 11 II.2.1.2. Utilisation du charbon actif en poudre ....................................................................... 12 II.2.1.3. Avantages du charbon actif en poudre ………........................................................... 12 II.2.1.4. Inconvénients du charbon actif en poudre ................................................................. 12 II.2.2.1 Charbon actif en grains (CAG) .................................................................................... 12 II.2.2.2 Utilisation du charbon actif granulé ........................................................................... 13 II.2.2.3 Avantages du charbon actif granulé ........................................................................... 13 II.2.2.4 Inconvénients du charbon actif granulé ...................................................................... 14 CHAPITRE III : Adsorption III.1. généralités sur l’Adsorption .......................................................................................... 15 III.1. Définition ...................................................................................................................... 15 III.2. Principe .......................................................................................................................... 15 III.3. Adsorption sur charbon actif ......................................................................................... 15 III.4. Différents types d’adsorption ......................................................................................... 16 III.4.1. Adsorption physique ................................................................................................... 16 III.4.2. Adsorption chimique ................................................................................................... 16 III.5. Classification des isothermes d'adsorption ..................................................................... 17 III.6. Facteurs influençant l’adsorption ................................................................................... 18 III.6.1. Concentration ............................................................................................................. 18 III.6.2. Vitesse d’adsorption ................................................................................................... 18 III.6.3. Nature de l’adsorbant ................................................................................................. 18 III.6.4. La nature de l’adsorbat ............................................................................................... 19 III.7. Expressions mathématiques de quelques isothermes ..................................................... 19 III.7. Modèles d’isothermes d’adsorption ............................................................................... 19 III.7.1. Modèle de Langmuir ................................................................................................... 20 III.7.2. Modèle de Freundlich .................................................................................................. 20 III.8 La Cinétique d'adsorption................................................................................................. 20 III.8.1 Modèle cinétique du pseudo premier ordre ................................................................. 21 III.8.2 Modèle cinétique du pseudo second ordre ................................................................... 22 III.8.3 Diffusion intraparticule ................................................................................................ 23 CHAPITRE IV : Partie expérimentale IV.1 Caractérisation physico-chimique .................................................................................... 24 IV.1.2 Etudes des états de surface par spectroscopie infrarouge ........................................... 24 IV.1.3. Indice d’iode ................................................................................................................ 25 IV.1.3.1. Définition .................................................................................................................. 25 IV.1.3.2. Méthode iodométrique .............................................................................................. 25 IV.1.3.3. Préparation des solutions ......................................................................................... 25 IV.1.3.4. Détermination de l’indice d’iode ............................................................................ 26 IV.1.4. Masse volumique apparente ........................................................................................ 27 IV.1.4.1 Définition ................................................................................................................... 27 IV.1.4.2 Protocole expérimental .............................................................................................. 28 IV.1.4.2 Détermination la masse apparente ............................................................................. 28 IV.2. Choix des Molécules étudiées ......................................................................................... 28 IV.2.1. cristal violet ................................................................................................................ 28 IV.2.2. Bleu de méthylène ...................................................................................................... 30 IV.2.3. Phénol ......................................................................................................................... 30 IV.3. Dosage par spectrophotométrie ....................................................................................... 31 IV.3.1. Loi d’absorption ........................................................................................................... 32 IV.3.1.1.Loi de Beer-Lambert .................................................................................................. 32 IV.3.2 Détermination de la courbe d’étalonnage ..................................................................... 33 IV.3.3. Etablissement des courbes d’étalonnage ..................................................................... 33 IV.3.3.1. Les courbe d’étalonnage .......................................................................................... 35 IV.3.4. Détermination de l’indice de Bleu de Méthylène ........................................................ 37 IV.4. Détermination du temps d’équilibre d’adsorption .......................................................... 38 IV.5. Effet de la dose de l’adsorbant ........................................................................................ 40 IV.6. Influence du pH sur l’adsorption du cristal violet ........................................................... 2 4 IV.7.Etude de l’influence de la température sur le processus d’adsorption du cristal violet ... 43 IV.8 Isotherme d’adsorption du cristal violet ........................................................................... 45 IV.9. Isotherme d’adsorption du phénol .................................................................................. 48 IV.10.Cinétique d’adsorption du cristal violet ......................................................................... 51 Conclusion ............................................................................................................................... 56 Références bibliographiques ................................................................................................ 58 Annexe ................................................................................................................................... 61 INTRODUCTION 1 INTRODUCTION GÉNÉRALE La protection de l’environnement s’impose afin de préserver la vie sur notre planète. La science de la protection de l’environnement étudie l’interdépendance entre d’un côté, l’environnement et de l’autre, les phénomènes et les processus naturels et artificiels, l’homme et les espèces vivantes. De nombreuses industries (textile, papeterie, plastique, agroalimentaire…) sont de gros consommateurs d’eau et utilisent des colorants organiques (solubles ou pigmentaires) pour colorer leurs produits. Ces colorants synthétiques sont à la fois toxiques et responsables de la coloration des eaux [1, 2]. En effet, il est connu que certains colorants se fixent plus ou moins efficacement malgré l’emploi d’agents fixent. Il en résulte alors des eaux de rejet colorées qu’il est nécessaire de traiter avant leur rejet. Les réglementations en matière de rejet d’eaux usées sont également de plus en plus sévères et obligent les industriels à traiter leurs effluents. En outre, la majorité des colorants synthétiques ne sont pas biodégradables et peuvent constituer des facteurs de risques pour notre santé et de nuisances pour notre environnement. En particulier, les problèmes de coloration ont un impact psychologique important sur la population. En effet, un effluent coloré est perçu par l’opinion publique comme polluant et dangereux, alors que cette couleur, n’est généralement pas toxique, dans la limite de la norme autorisée. Il est donc primordial de limiter le plus possible la pollution en mettant en place une filière de traitement adaptée intégrant une unité de décoloration. Les méthodes conventionnelles pour la purification de l’eau sont couteuses et sont parfois inadaptées aux traitements d’effluents. Le principe du traitement par adsorption est de piéger les colorants par un matériau solide appelé adsorbant. Il existe, dans la littérature, d’autres matériaux solides (argiles, zéolites, alumines activées, tourbe, biomasses, biopolymères, résidus agricoles, sous-produits industriels…) pouvant être utilisés dans des procédés de décoloration des eaux. L’adsorption sur charbon actif a été largement étudiée comme une technique efficace pour l’élimination des polluants organiques et inorganiques des eaux usées. Bien que le charbon actif présente de nombreux avantages, qu’il ait un fort pouvoir adsorbant, dû essentiellement à sa grande surface spécifique, la remise en cause de la pré- oxydation chimique de charbon actif ainsi que le coût engendré par la régénération périodique INTRODUCTION 2 des matériaux ont conduit, depuis les années quatre-vings, de nombreux laboratoires, de différents horizons, à s’intéresser à la recherche de nombreux adsorbants à base de matériaux naturels[3]. Les eaux à traiter sont uploads/Finance/ mchi54.pdf