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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Sup

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université Ahmed Draïa Adrar Faculté des Sciences et de la Technologie Département d’Hydrocarbures et Energies Renouvelables Thème : Détermination des paramètres physico-chimiques gouvernant la bio-élimination d’un colorant en milieu aqueux Année Universitaire : 2019/2020 Préparé par : Melle. BOUTADARA Fatima Melle. MOUCHAHANA Oum Elkheir Membres de jury d’évaluation : M. BENABDELKABIR Abbas M. IDDOU Abdelkader M. ARROUSSI Abdelaziz Président Encadreur Examinateur MAA. Pr. MAA Univ. Adrar Univ. Adrar Univ. Adrar Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme de Master en : Filière : Génie des Procédés Spécialité : Génie Chimique Nous remercions ALLAH pour la bénédiction qui ne peut pas être comptée, et l’aider à accomplir ce travail. Nous remercions sincèrement le professeur Mr Abdelkader IDDOU et lui adressons nos Qui ne nous a pas chaque étape que nous passions au plus prés de nos conseils et guidés et encadreur était le sens du mot et était très gentil avec nous, malgré les difficultés que nous avons toujours encouragées, merci Nous remercions également, Les membres du jury de nous avoir fait l’honneur de juger ce mémoire veuillez acceptes Enfin, nous remercions directement a la fin de notre travail a la fin de l’étude. Remerciement remercions ALLAH pour la bénédiction qui ne peut pas être comptée, et à partir de laquelle nous pouvons accomplir ce travail. Nous remercions sincèrement le professeur Mr Abdelkader IDDOU et lui adressons nos sincères remerciements. Qui ne nous a pas épargné de fournir sons expérience a que nous passions et nous tenons chaque jour de nos conseils et guidés et encadreur était le sens du mot et était très gentil avec nous, malgré les difficultés que nous avons toujours encouragées, merci beaucoup. Nous remercions également, Les membres du jury de nous avoir fait l’honneur de juger ce mémoire veuillez acceptes l’expression de nous vive gratitude. remercions tous ceux qui ont contribue directement a la fin de notre travail a la fin de l’étude. Remerciement remercions ALLAH pour la bénédiction qui ne peut partir de laquelle nous pouvons accomplir ce travail. Nous remercions sincèrement le professeur Mr Abdelkader IDDOU et lui adressons nos de fournir sons expérience a et nous tenons chaque jour de nos conseils et guidés et encadreur était le sens du mot et était très gentil avec nous, malgré les difficultés que nous avons toujours encouragées, merci Les membres du jury de nous avoir fait l’honneur de juger de nous vive tous ceux qui ont contribue directement a la fin de notre travail a la fin de l’étude. Dédicaces Je dédie ce travail a Mon père et ma Mes frères et ma sœur Toute la famille BOUTADARA Mon fiancé A tous ceux qui mes sont chers Tous mes enseignants tout au long des cycles de mes études Tout la promotion 2019/2020 génie de procède Je dédie ce travail a Mon père et ma mère Mes frères et ma sœur Toute la famille BOUTADARA Mon fiancé A tous ceux qui mes sont chers Tous mes enseignants tout au long des cycles de mes Tout la promotion 2019/2020 génie de procède Dédicaces Tous mes enseignants tout au long des cycles de mes Tout la promotion 2019/2020 génie de procède Fatima je Je dédie ce travail a ma mère et mon père qui le dieu infinie Mes frères et mes sœurs Toute la famille mouchahana Mon marie A tous ceux qui mes sont chers Tous mes enseignants tout au long des cycles de mes études Tout la promotion 2019/2020 génie de procède Je dédie ce travail a mère et mon père qui le dieu infinie Mes frères et mes sœurs Toute la famille mouchahana Mon marie A tous ceux qui mes sont chers Tous mes enseignants tout au long des cycles de mes Tout la promotion 2019/2020 génie de procède Oum elkheir Dédicaces Tous mes enseignants tout au long des cycles de mes Tout la promotion 2019/2020 génie de procède TABLE DE MATIERES Liste des figures Liste des tableaux Introduction……………………………………………………………………….01 Chapitre I : EAUX USEES, COLORANTS : GENERALITES I-1-LES EAUX USEES …………………………………………………………...03 I-1-1- Classification des eaux usées ………………………………………………..03 1- Eaux usées d’origine domestique………………………………………………03 2- Eaux usées d’origine industrielle……………………………………………………..03 3- Eaux usées d’origine agricole :……………………………………………………….03 I-1-2- Pollutions des eaux :…………………………………………………………03 1- déférents types de rejets :………………………………………………………….03 2- Paramètres indicateurs de la pollution :………………………………………..04 a)-Demande chimique en oxygène(DCO) …………………………………04 b)-demande biochimique en oxygène (DBO) ……………………………..04 c)-Matières en suspension (MES) :………………………………………..04 d)-pH ………………………………………………………………………04 I-1-3- Préoccupation majeurs des eaux usées :……………………………………..05 I-1-4- Traitements des eaux usées :………………………………………………..05 1- Prétraitement des eaux usées :…………………………………………………..05 a)-Dégrillage ………………………………………………………………05 b)-Tamisage………………………………………………………………..05 b)-Dessablage …………………………………………………………….05 c)-Déshuilage ……………………………………………………………..05 2-Traitement primaire des eaux usées :…………………………………………….05 a)- Décantation………………………………………………………….05 b)- Flottation ……………………………………………………………05 3-Traitement secondaire des eaux usées :………………………………………….06 Traitement physico-chimique ………………………………………………..06 Traitement biologique …………………………………………………………06 I-2-GENERALITE SUR LES COLORANTS ………………………………..09 I-2-1- Définition : ……………………………………………………………..09 I-2-2- Classifications des colorants :………………………………………………09 1-Classification selon leurs structures chimiques……………………………………..09 a)- Colorants azoïques………………………………………………………..09 b)- Colorants triphénylméthanes………………………………………………09 c)- Colorants anthraquinoniques ………………………………………………09 d)- Colorants xanthènes ……………………………………………………….09 e)- Colorants indigoïdes ……………………………………………………….09 f)- Colorants phtalocyanines …………………………………………………..10 2-Classification tinctoriale………………………………………………………………….10 I-2-3- Natures des colorants…………………………………………………………10 1- Les chromophores………………………………………………………………11 2- Les auxochromes ………………………………………………………………11 I-2-4- Utilisation des colorants :……………………………………………………11 1- Utilisation en médecine :………………………………………………………11 2- Utilisation dans l’alimentation :………………………………………………11 3- Utilisation dans la teinture…………………………………………………….12 I-2-5- Toxicité et impacts environnementauxdes colorants…………………………12 1- Impacts environnementaux :………………………………………………………..12 2- Toxicité :………………………………………………………………………………12 I-2-6- Techniques de traitement des eaux colorées ………………………………….13 1- Procédés chimiques :………………………………………………………………….13 a)-Procédés d’oxydation classique……………………………………………….13 b)-Procédés d’oxydation avancés (POA) :……………………………………….14 CHAPITRE II : GENERALITES SUR L’ADSORPTION II.1. TYPES D’ADSORPTION……………………………………………………….18 1. Adsorption physique……………………………………………………………18 2. Adsorption chimique……………………………………………………………19 II.2.MECANISME D’ADSORPTION :………………………………………………...20 II.3. FACTEURS INFLUENÇANT L'ADSORPTION…………………………………20 II.3.1. Température……………………………………………………………………….20 II.3.2. pH…………………………………………………………………………………21 II.3.3. Concentration de l’adsorbat……………………………………………………….22 II.4. ISOTHERMES D’ADSORPTION…………………………………………………22 II.4.1. Classification des isothermes d'adsorption……… ……………………… …...22 1. Classe L……………………………………………………………………………23 2. Classe S……………………………………………………………………………24 3. Classe H……………………………………………………………………………24 4. Classe C……………………………………………………………………………24 II.4.2. Modèles d’adsorption en phase liquide……………………………………………..24 1. Isotherme de Langmuir……………………………………………………………..24 2. Isotherme de Freundlich…………………………………………………………….25 3. Modèle de Temkin…………………………………………………………………..25 II.5. CINETIQUE D’ADSORPTION……………………………………………………….26 II.5.1. Modélisation de la cinétique d’adsorption……………………………………………26 II.6. TECHNIQUES D’APPLICATION DE L’ADSORPTION……………………………28 II.6.1. Adsorption en mode statique………………………………………………………….28 II.6.2. Adsorption dynamique………………………………………………………………..28 II.7.BIOSORPTION………………………………………………………………………...29 II.8.BIOSORBANTS………………………………………………………………………..29 II. 8.1. Etapes de préparations des biosorbants………………………………………………29 II.8.2. Facteurs influençant la biosorption…………………………………………………...29 CHAPITRE III : MATERIELS ET MOTHODES III.1. SPECTROPHOTOMETRIE ULTRAVIOLET/VISIBLE……………………………33 III.2. EFFETS DES PARAMETRES PHYSICOCHIMIQUES SUR L’ADSORTION…….34 III.3. ETABLISSEMENT DES ISOTHERMES D’ADSORPTION……………………….35 III.4. ANALYSE PAR SPECTROSCOPIE INFRAROUGE (FTIR)………………………35 Liste des tableaux Tableau1 : Contaminants importants des eaux usées et leurs sources…………………….04 Tableau 2 : Classements et description des colorants…………………………………….10 Tableau 3 : Principaux groupes de colorants……………………………………………..11 Tableau 4 : Différences entre l'adsorption physique et l'adsorption chimique……………19 Tableau 5 : Equations empiriques et leurs formes linéarités des différentes cinétiques…27 Liste des figures Figure 1. Schéma représentatif du procédé coagulation-floculation……………………...06 Figure 2. Schéma représentatif du procédé par disque biologique………………………...07 Figure 3. Schéma représentatif du procédé par Boues Activées…………………………..07 Figure 4. Schéma représentatif du procédé par lagunage…………………………………08 Figure 5. Schéma représentatif du procédé par Lit bactérien……………………………..08 Figure 6. Phénomène d'adsorption……………………………………………………….18 Figure7. Domaines d’existence d’un soluté lors de l’adsorption sur un matériau microporeux……………………………………………………………………………….20 Figure 8. Effet de la température sur l’adsorption………………………………………..21 Figure 9. Effet du pH de la solution sur d’adsorption…………………………………….21 Figure 10. Effet de la concentration initiale sur la quantité adsorbée…………………….22 Figure 11. Classification des isothermes d'adsorption selon Giles et al…………………..23 Figure 12. Schéma du montage utilisé dans l’adsorption en régime statique…………….28 Figure 13. Schéma général d’un spectrophotomètre UV/Vis………………………………………33 Résumé L’étude présentée dans ce mémoire a pour objectif l’application de matériaux naturels dans le domaine de l’épuration des eaux usées. On s’articulera sur la modélisation cinétique et des isothermes d’adsorption afin d’estimer la capacité d’adsorption maximale et de déterminer l’ordre de la réaction. Cette étude donc est consacrée au procédé d’adsorption en utilisant des matériaux naturels qui sont considérés comme des sous-produits des activités agricoles. Ce qui a été prévu de faire aurait concerné la détermination des paramètres influençant l’adsorption d’un colorant industriel pris comme modèle de pollution. Les résultats nous auraient permis l’établissement des isothermes d’adsorption selon deux modèles Freundlich et Langmuir. Avec les résultats nous aurions pu sélectionner le meilleur matériau pout l’élimination du colorant choisi. Mots clés : Eaux usées, colorant, matériaux naturels, adsorption, modélisation mathématique. Abstract The study presented in this work aims at the application of natural materials in the field of wastewater treatment. We will focus on kinetic modeling and adsorption isotherms in order to estimate the maximum adsorption capacity and determine the order of the reaction. This study is therefore devoted to the adsorption process using natural materials which are considered as by-products of agricultural activities. What was planned to do would have concerned the determination of the parameters influencing the absorption of an industrial dye taken as a pollution model. The results would have allowed us to establish adsorption isotherms according to two models Freundlich and Langmuir. With the results we could have selected the best material for the removal of the chosen dye. Key words: wastewater, dye, natural materials, adsorption, mathematic modeling. الملخص حٍذف انذساست انمقذمت في ٌزا انعمم اني حطبيق انمُاد انطبيعيت في مدال معاندت مياي انصشف انصحي في ٌزا انعمم سىشكض عهي انىمذخت انحشكيت َمخساَياث االمخضاص مه اخم حقذيش سعت االمخضاص انعضُي َححذيذ حشحيب انخفاعم نزنك فان ٌزي انذساست مخصصت نعمهيت uploads/Geographie/ determination-des-parametres.pdf