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REP REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Université Abou Bekr Belkai

REP REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Université Abou Bekr Belkaid Faculté des sciences Département de chimie Laboratoire de chimie inorganique& environnement(LCIE) Mémoire En vue de l’obtention du DIPLOME DE MASTER Spécialité: chimie Option: Chimie Inorganique et environnement Thème Présenté par : Melle SAIDI Meryem Melle TEBSI Meriem Soutenu le 19juin 2017 devant le jury composé de: Président : Mme MERGHACHE Salima Pr U.A.B.B. Tlemcen Examinateur : Mr GUENFOUD Fouad Maître de conférences U.A.B.B. Tlemcen Rapporteur : Mme MOKHTARI Malika Pr U.A.B.B. Tlemcen Année universitaire : 2016-2017 Dégradation photocatalytique du méthyl violet 2B en solution aqueuse Dédicaces A nos chers parents A nos frères et sœurs A tous ceux qui nous sont chers REMERCIEMENTS Nous tenons tout d’abord à remercier DIEU le tout puissant et miséricordieux, qui nous a donné la force et la patience d’accomplir ce travail. Ce travail a été réalisé au sein du laboratoire de Chimie Inorganique et Environnement << L.C.I.E >> de l’université Abou Bekr Belkaid de Tlemcen. Nous tenons tout particulièrement à exprimer nos sincères remerciements à Madame MOKHTARI Malika, Professeur à l’université de Tlemcen et directrice du laboratoire de chimie inorganique et environnement "LCIE" de nous avoir accueillies au sein de son laboratoire et pour son encadrement durant notre travail et tout au long de la réalisation de notre mémoire. Nous sommes très reconnaissantes pour son aide, son soutien, sa compréhension et sa modestie. Nos vifs remerciements s’adressent à Madame MERGHACHE Salima Professeur à l’université de Tlemcen de nous avoir honorées par sa présence en tant que présidente de jury. Nos gratitudes et profonde considération s’adressent à Monsieur GUENFOUD Fouad Maitre de conférences à l’université de Tlemcen pour ses précieux conseils et pour nous avoir lui aussi honorées par sa présence en tant que examinateur. Nous tenons à remercier infiniment, MelleBENNOMARA Amina Doctorante à l’université de Tlemcen pour son aide, ses conseils et sa disponibilité tout au long de ce travail, Nous tenons à remercier également, Mme GUETTAIA Djallila pour son aide, et sa disponibilité ainsi que Monsieur BOUZIANI Mohammed qui n’a jamais ménagé son temps pour que ce travail puisse aboutir. Nous exprimons nos sincères remerciements à tous les professeurs, intervenants et toutes les personnes qui par leurs paroles, leurs écrits, leurs conseils et leurs critiques ont guidé nos réflexions et ont accepté de nous rencontrer et répondre à nos questions durant notre recherche. Liste des abréviations h+: Trou positif. MV2B : méthyl violet 2B. nm : 10-9 mètre. pH : Potentiel d’hydrogène. UV : Ultraviolet artificiel fournie par la lampe UV. UV-Vis : Ultraviolet- Visible. λ: Longueur d’onde de la radiation (nm). ε: Coefficient d’extinction molaire. µL: micro litre. SOMMAIRE Introduction générale ................................................................................................................................. 1 Chapitre I: Synthèse Bibliographique I- Généralités sur les colorants ..................................................................................................................... 3 1-Introduction ........................................................................................................................................ 3 2-Définition des colorants ...................................................................................................................... 4 3- Classification chimique .............................................................................................................................. 5 3-1-Colorants azoiques ................................................................................................................... 5 3-2-Colorants anthraquinoniques .................................................................................................... 5 3-3-Colorants indigoide .................................................................................................................. 6 3-4-Colorants xanthénes ................................................................................................................. 7 3-5-Colorants Phtalocyanines ......................................................................................................... 7 3-6-Colorants nitrés et nitrosés ....................................................................................................... 8 3-7-Colorants triphénylméthanes .................................................................................................... 8 4-Impact sur la santé humaine ............................................................................................................... 9 5- Toxicité des colorants triphénylméthanes ........................................................................................ 10 II- Aperçu sur le méthyl violet 2B (MV2B) .......................................................................................... 11 1-Introduction .......................................................................................................................................... 11 2-Structure du MV2B .............................................................................................................................. 11 3- Utilisation ............................................................................................................................................ 12 4- Toxicité ............................................................................................................................................... 12 III- Procédés d’oxydation avancée ........................................................................................................ 12 1-Introduction .......................................................................................................................................... 12 2- Le radical hydroxyl (HO.) .................................................................................................................... 14 3-Procédés basés sur la photolyse ........................................................................................................... 14 3-1-photolyse directe .................................................................................................................... 14 3-2-photocatalyse hétérogéne ....................................................................................................... 15 3-3-photocatalyse homogéne (systéme H2O2/Fe2+/UV) ................................................................ 17 4-Comportement des colorants méthyles violets en présence des radicaux HO. .................................. 17 Chapitre II:Partie expérimentale I- Dispositifs expérimentaux .................................................................................................................. 20 1-Montage utilisé pour les procédés photolytiques.................................................................................. 20 1-1- Réacteur ............................................................................................................................ 20 1-2- Lampe ........................................................................................................................................ 20 II- Techniques d’analyses....................................................................................................................... 21 1-Spectrophotométrie .......................................................................................................................... 21 III- matérials et produits utilisés ........................................................................................................... 21 1-Produit utilisés ...................................................................................................................................... 21 2-Matérials utilisés .................................................................................................................................. 22 2-1-Le pH métre .......................................................................................................................... 22 2-2-La centrifugeuse .................................................................................................................... 22 Chapitre III: Résultats et discussion 1- Introduction ......................................................................................................................................... 24 2-Dégradation du méthyl violet 2B par la photolyse ......................................................................... 25 2-1-Effet de pH ............................................................................................................................ 25 3- Photocatalyse homogène ................................................................................................................. 26 3-1-Effet de pH ............................................................................................................................ 26 3-2-Effet de la concentration des ions Fe2+ ....................................................................................... 28 4- Oxydation du Méthyl violet 2B par la photocatalyse hétérogène (UV/TiO2) ................................. 29 5- Oxydation du Méthyl violet 2B par photocatalyse hétérogène (UV/Fe2O3) ................................... 30 6- Oxydation du Méthyl violet 2B par photocatalyse hétérogène (UV/WO3) ..................................... 31 7- Oxydation du Méthyl violet 2B par photocatalyse hétérogène avec mélange de semi- conducteurs .............................................................................................................................................. 33 7-1- Le procédé UV/TiO2/WO3 .................................................................................................. 33 7-2- Le procédé UV/Fe2O3/WO3 ................................................................................................ 34 7-3- Le procédé UV/TiO2/Fe2O3 ................................................................................................ 35 7-4- Le procédé UV/TiO2/Fe2O3/WO3 ....................................................................................... 36 Conclusion générale ................................................................................................................................ 38 Référence bibliographique ........................................................................................................................ 40 Introduction générale 1 Introduction générale Introduction générale De nos jours, la pollution des ressources en eau par les colorants des industries est devenue un problème environnemental grave, qui attire beaucoup plus l'attention. L'élimination des colorants des effluents est un défi pour les industries, car ils sont difficiles à détruire par des traitements chimiques, biologiques et conventionnels en raison de leur toxicité et de leur stabilité. Cependant, la plupart des teintures utilisées par les industries sont rejetées dans les flux de déchets, sans traitement ultérieur, et ce dans le monde entier, provoquant ainsi une accumulation dangereuse de colorants dans l'environnement. Récemment, les procédés d'oxydation avancée (POA) sont apparus comme des stratégies alternatives prometteuses pour le traitement de l'eau, en particulier pour les contaminants persistants et non biodégradables [1]. Organisé en trois chapitres ce mémoire s’intéresse à la dégradation photocatalytique du méthyl violet 2B en solution aqueuse qui est un colorant à plusieurs utilisations industrielles notamment l’industrie textile. Dans ce travail, nous avons tenté de dégrader ce colorant par les POA à savoir : la photolyse directe, la photocatalyse hétérogène et la photocatalyse homogène. Ce mémoire est divisé en trois chapitres.  Le chapitre I décrit des généralités sur les colorants ainsi que leurs impacts sur l’environnement, un aperçu sur le méthyl violet 2B avec son utilisation et sa toxicité, et enfin les procédés d’oxydation avancée utilisés dans ce travail.  Le chapitre II traite la partie expérimentale, et décrit l’ensemble des méthodes expérimentales et les différentes techniques analytiques ainsi que le matériel utilisé dans cette étude.  Le chapitre III est consacré à la présentation et la discussion des résultats obtenues lors de la dégradation de ce colorant pas les différents procédés d’oxydation avancée. Synthèse bibliographique Synthèse bibliographique 3 I-GENERALITE SUR LES COLORANTS 1-introduction Le premier écrit relatant l'utilisation de teintures naturelles est daté de 2600 ans avant J.C. [2] et ayant toujours été utilisés dans la coloration des textiles mais ce n'est qu'en 1856 que William Henry Perkin, en essayant de synthétiser de la quinine artificielle à partir d’allyltoluidine pour soigner le malaria, découvrit la première matière colorante synthétique qu'il appela "mauve" (aniline, colorant basique), marquant ainsi la diminution rapide de l'utilisation des colorants naturels jusqu'à sa disparition vers 1900 [3]. Les colorants synthétiques représentent aujourd'hui un groupe relativement large de composés chimiques organiques rencontrés dans pratiquement toutes les sphères de notre vie quotidienne [2].La production mondiale des colorants est estimée à plus de 800 000 t.an-1[4]. Nous vivons dans un monde où tout est coloré, nos vêtements, nos aliments nos produits cosmétiques, pharmaceutiques...[4]. Ainsi, dès l'antiquité, on a su extraire les matières colorantes à partir de végétaux comme l'indigo et d'animaux comme le carmin extrait de la cochenille. Ceci a permis le développement du commerce entre les différentes peuplades de l'époque. L'utilisation de ces colorants naturels s'est prolongée jusqu'à la première moitié du XIXème siècle. Ils furent ensuite progressivement remplacés par des colorants synthétiques, lesquels sont mieux adaptés à de nombreux usages particuliers [5]. On sait que la couleur résulte d'une part, de l'interaction entre le rayonnement du spectre visible et de la matière et d'autre part, elle est le complément de la radiation absorbée (c'est-à dire que la couleur observée résulte de la superposition des radiations non absorbées). Les matières colorantes se caractérisent par leur capacité à absorber les rayonnements lumineux dans le spectre visible (de 380 à 750 nm) [6]. Ceci se traduit par des transitions électroniques des orbitales moléculaires de l'état fondamental vers celles de l'état excité. Il est connu également que les substances colorées doivent cette coloration à une conjugaison très étendue à plusieurs insaturations qui contribuent hautement à leurs intensités appelées: chromophores. Des exemples typiques les illustrant sont : C=C, C=O, N=N, N=O, C=S ainsi que les cycles aromatiques. Ce qui donc, confère aux colorants, une structure assez complexe [5]. Synthèse bibliographique 4 Les chromophores sont des groupes aromatiques (électrons délocalisés), conjugués (liaisons), comportant des doublets non liants (électrons n) ou des complexes de métaux de transition. Les colorants diffèrent les uns des autres par des combinaisons d'orbitales moléculaires [7]. De plus, ces chromophores possèdent souvent des auxochromes comme -OH, NH2 - et des halogènes. Ils contribuent ainsi à augmenter l'intensité de l'absorption, donc, de la couleur en participant à l'extension de la conjugaison par l'intermédiaire de leur doublet libre, sans pour autant qu'ils absorbent dans le domaine de la longueur d’onde du substrat [5]. 2. Définition des uploads/Geographie/ degradation-photocatalytique-du-methyl-violet-2b.pdf