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LICENCE D’ETUDES FONDAMENTALES Filière : SCIENCES DE LA MATIERE CHIMIE Projet T

LICENCE D’ETUDES FONDAMENTALES Filière : SCIENCES DE LA MATIERE CHIMIE Projet Tutoré Intitulé Soutenu le : 17/05/2016 Par l'étudiant(es) : KAAROUCH Sanae HACHIMI Fatima BEN ADDI Khadija Membres de jury : Mr M. El M’Rabet Professeur à l’IAV Examinateur Mme N. Labjar Professeur à l’ENSET de Rabat Modérateur Mr A. Satrallah Professeur à l’IAV Encadrant Mme S. El Hajjaji Professeur à la FSR Encadrant Année universitaire 2015/2016 Adsorption du bleu de méthylène sur un déchet des palmiers Dédicaces Je dédie ce modeste travail : A mes chers parents Qui ont toujours été là pour moi, et qui m’ont donné un magnifique modèle de labeur et de persévérance. J’espère qu’ils trouveront dans ce travail toute ma reconnaissance et tout mon amour. A ma famille Vous vous êtes dépensés pour moi sans compter, en reconnaissance de tous les sacrifices consenties par tous et chacun pour me permettre d’atteindre cette étape de ma vie A nos enseignants A nos amies A tous ceux qui nous sont chers Nous vous dédions en signe de reconnaissance et de dévouement cet humble travail qui n’aura pas vu jour sans votre soutiens et votre collaboration Remerciements Ce travail a été réalisé au Laboratoire de spectroscopie, modélisation moléculaire, matériaux et environnement de la faculté des sciences de Rabat en collaboration avec le département des DSFA sous la direction conjointe du professeur Mme S. El HAJJAJI et Pr A. Satrallah. Nous adressons notre profonde reconnaissance à Mme S. EL HAJJAJI, Professeur à la Faculté des Sciences de Rabat pour avoir accepté la charge d’encadrer nos travaux. Il nous est difficile de lui exprimer, en si peu de mots, notre profonde gratitude et notre estime pour son talent de chercheur, son esprit critique et ses grandes qualités humaines. Nous la remercions vivement pour ces remarques, ses encouragements, conseils efficaces ainsi que pour sa disponibilité qui ont en grande partie à l’origine de la réalisation de ce projet. Nous adressons nos sincères remerciements à Mr A. Satrallah, Professeur à l’IAV, pour avoir accepté de nous encadrer durant notre stage et pour avoir accepté de juger ce travail et participer au jury. Nos sincères remerciements s’adressent également à Pr M. El M’Rabet et,Mme N. Labjar, Professeur à l’ENSET, pour avoir accepté d’examiner ce travail et de participer au jury. Nous tenons à remercier les membres du département des sciences fondamentales et appliquées de l’APESA pour toute l’aide qu’ils nous ont apportée tout le long de ce travail, plus particulièrement Melle K. Azoulay qui nous a accompagnés et orienté tout le long de notre stage. Pour finir, Nous tenons à adresser nos plus vifs remerciements à toutes les personnes qui par leur aide et leurs encouragements nous ont permis de réaliser ce travail dans les meilleures conditions. Sommaire Introduction générale ………………………………………………………... 1 Partie I : Etude bibliographie Chapitre I : Pollution des eaux usées I-Généralités sur les eaux usées…………………………………………….. 4 I-1-Définition des eaux usées……………………………………………………… 4 I-2-Types des eaux usées………………………………………………………….. 4 I-2-1-Eaux usées domestiques…………………………………………………….. 4 I-2-2-Eaux usées industrielles…………………………………………………….. 5 I-2-3-Eaux pluviales………………………………………………………….......... 5 I-2-4-Eaux d’origine agricole……………………………………………………... 5 I-3-Caractéristiques physiques et chimiques des eaux usées…………………… 5 I-3-1- pH…………………………………………………………………………… 5 I-3-2-Température………………………………………………………………… 6 I-3-3-Conductivité…………………………………………………………………. 6 I-3-4-Oxygène dissous……………………………………………………………... 6 I-3-5-Matières en suspension……………………………………………………... 6 I-3-6-Demande biochimique en oxygène…………………………………………. 6 I-3-7-Demande chimique en oxygène…………………………………………….. 7 II-Généralités sur la pollution.....…………………………………………… 7 II-1-Définition d’un polluant……………………………………………………... 7 II-2-Différentes types des polluants……………………………………………… 7 II-2-1-Polluants chimiques…………………………………… ………………….. 7 II-2-1-1-Polluants organiques…………………………………………………….. 7 II-2-1-2-Polluants minéraux…………………………………………………….... 8 II-2-2-Polluants physiques………………………………………………………... 8 II-2-3-Polluants microbiologiques………………………………………………... 9 III-Méthodes de traitement des eaux usées……………………………… 9 III-1-Prétraitements ……………………………………………………………… 9 III-2-Traitement physico-chimiques (primaire)………………………………… 9 III-2-1-Décantation………………………………………………………………... 9 III-2-2-Filtration sur membrane…………………………………………………. 10 III-2-3-Osmose inverse……………………………………………………………. 10 III-2-4-Coagulation-Floculation………………………………………………….. 10 III-2-5-Oxydation………………………………………………………………….. 11 III-2-6-Adsorption………………………………………………………………… 11 III-3-Traitement biologique (secondaire)………………………………………... 12 III-3-1-Lagunage…………………………………………………………………... 12 III-3-2-Digestion anaérobie……………………………………………………….. 12 III-3-3-Digestion aérobie………………………………………………………….. 12 Chapitre II : Phénomène d’adsorption I-Généralités sur l’adsorption………………………………………………. 13 I-1-Définition d’adsorption……………………………………………………….. 13 I-2-Différentes types d’adsorption……………………………………………….. 12 I-2-1-Adsorption physique (physisorption)……………………………………. 13 I-2-2- Adsorption chimique (chimisorption)…………………………………... 14 I-3-Principaux types d’adsorbants……………………………………………….. 14 I-4-Caractéristiques des adsorbants……………………………………………... 15 I-5-Mécanisme d’adsorption……………………………………………………… 16 I-6-Facteurs influençant sur l’adsorption……………………………………….. 17 II-Classification des isothermes……………………………………………. 17 III-Isotherme de l’adsorption………………………………………............. 18 III-1-Isotherme de Langmuir…………………………………………………….. 18 III-2-Isotherme de Freundlich……………………………………………………. 19 III-3-Isotherme de Temkin……………………………………………………….. 19 IV-Cinétique d’adsorption…………………………………………………... 20 IV-1-Modèle de la cinétique du pseudo premier ordre………………………… 20 IV-2-Modèle de la cinétique du second ordre …………………………………. 21 Partie II: Etude expérimentale Introduction……………………………………………………………………... 22 I-Matériels et méthodes………………………………………………………. 22 I-1-Caractérisations d’adsorbant et d’adsorbat………………………………… 22 I-1-1-Adsorbant……………………………………………………………………. 22 I-2-Techniques d’analyse…………………………………………………………. 23 I-3-Préparation des solutions de colorant BM…………………………………... 24 I-4-Courbe d’étalonnage………………………………………………………….. 24 I-5-Plan d’expérience……………………………………………………………… 24 I-6-Etude cinétique………………………………………………………………... 26 I-6-1-Protocole expérimentale……………………………………………………. 26 I-7-Isotherme d’adsorption……………………………………………………….. 26 I-7-1-Protocole expérimentale……………………………………………………. 26 II-Résultats et discussion……………………………………………………... 27 II-1-Courbe d’étalonnage…………………………………………………………. 27 II-2-Plan d’expérience…………………………………………………………….. 28 II-2-1-Résultats de l’étude cinétique……………………………………………... 30 II-2-1-1-Modèle de la cinétique du pseudo premier ordre……………………… 30 II-2-1-2-Modèle de la cinétique du pseudo second ordre……………………….. 31 II-3- Etude des isothermes d’adsorption………………………………………… 32 II-3-1- Isotherme de Langmuir…………………………………………………... 32 II-3-2- Isotherme de Freundlich………………………………………………….. 33 II-3-3- Isotherme de Temkin……………………………………………………… 34 Conclusion générale et perspective………………………………………… 35 Références Les listes des figures Figure 1: Schéma montrant la différence entre l'osmose et l'osmose inverse……………….10 Figure 2: coagulation-floculation……………………………………………………………11 Figure3: Schéma représentant le phénomène d'adsorption………………………………….13 Figure 4: Le mécanisme d'adsorption……………………………………………………….17 Figure 5: Les quatres types d’isothermes……………………………………………………18 Figure 6: Structure chimique du Bleu de Méthylène………………………………………..22 Figure 7 : Principe du spectromètre UV-visible mono faisceau…………………………….23 Figure 8: Courbe d’étalonnage : La variation de l'absorbance en fonction de la concentration………………………………………………………………………………....27 Figure 9: Diagramme d’étude graphique des effets…………………………………………29 Figure 10 : Diagramme de Pareto…………………………………………………………...29 Figure 11: Cinétique d'adsorption du BM…………………………………………………...30 Figure 12: Cinétique du pseudo premier ordre relatif à l’adsorption du BM………………..31 Figure 13: Cinétique du pseudo second ordre relatif à l’adsorption du BM………………...32 Figure 14 : Isotherme du Langmuir pour l’adsorption du BM………………………………33 Figure 15: Isotherme du Freundlich pour l’adsorption du BM………………………………34 Figure 16: Isotherme du Temkin pour l’adsorption du BM………………………………....34 Les listes des tableaux Tableau 1: Comparaison entre l’adsorption physique et l’adsorption chimique.............. 14 Tableau 2 : les principaux adsorbants industriels avec leurs définitions et des exemples d’application………………………………………………………………….. 15 Tableau 3: Caractéristiques physico-chimiques du Bleu de Méthylène………………... 23 Tableau 4: Description des facteurs influents sur l’adsorption ………………………... 25 Tableau 5: plan d’expérience…………………………………………………………… 25 Tableau 6: Absorbance des solutions de BM en fonction de Leurs concentration......... 25 Tableau 7 : Matrice du plan expérimentale 23………………………………………….. 27 Tableau 8 : coefficients du modèle d’adsorption du BM………………………………. 28 Tableau 9 : Valeurs des constantes cinétiques d’adsorption des deux modèles………... 32 Liste des abréviations BM : Bleu de Méthylène CA : Charbon actif CAG : Charbon actif granulés CAP : Charbon actif en poudre DBO : Demande biologique en oxygène DO : Densité optique MES : Matière en suspension pH : Potentiel Hydrogène T° : Température Université Mohammed V-Rabat Faculté Des Sciences Page 1 Introduction L’eau est une préoccupation constante de toutes les époques et de tous les lieux. En période de sécheresse, l’eau devient une question de vie et de mort. Anciennement, on se questionnait sur la pureté microbiologique des eaux, de nos jours on s’inquiète non seulement de sa qualité microbiologique mais aussi de ses caractéristiques physico-chimiques. L’eau est également nécessaire pour les activités industrielles et commerciales. Le développement industriel et artisanal avec une utilisation excessive d’eau et de produits chimiques dans la fabrication et le traitement de Produits finis, constitue une menace sérieuse pour la qualité de l’eau [1]. Plus d’un milliard de personnes dans le monde n’a pas accès à l’eau potable et près de deux milliards et demi, soit le tiers de la population mondiale, souffriront d’une pénurie d’eau d’ici 2025. La déclaration de Dublin sur l’eau dans la perspective d’un développement durable, faisant état des problèmes liés à l’eau, a permis la création du forum mondial de l’eau associant institutions privées, organisations régionales et non gouvernementales et pouvoirs publiques à l’effort d’évaluation et de suivi de la gestion des ressources en eau. En Afrique, les eaux souterraines en milieu urbain subissent de multiples contraintes dues à une forte croissance démographique et à l’inadaptation ou même l’absence d’assainissement. Les eaux usées des usines et les déchets solides sont les sources principales de pollution des eaux souterraines dans le secteur urbain ; dans les zones périurbaines, l’agriculture, via les intrants agricoles, contribue aussi à dégrader la qualité des nappes phréatiques. La consommation d’eau polluée par les populations a pour conséquence le développement des maladies hydriques dues entre autres, aux germes pathogènes, aux produits cancérigènes et aux composés azotés [2]. Au Maroc, il y’a plusieurs régions qui souffrent de l’augmentation continue des besoins en eau, alors que les ressources disponibles restent limitées et mal réparties. Ce déficit hydrique s’accentue actuellement avec le développement du secteur industriel qui, non seulement consomme des quantités élevées d’eau, mais contribue également à la pollution et à la dégradation de la qualité des eaux de surface et souterraines. En plus de la diminution des ressources hydriques, la production croissante des eaux usées peut entrainer la dégradation de l’environnement. En effet, au Maroc, les eaux usées domestiques sont souvent réutilisées sans traitement préalable, engendrant des effets majeurs de santé publique tels que les épidémies de typhoïde et de choléra, constituant, de ce fait, un réel problème sanitaire [3]. La protection de la santé publique et de l’environnement sont aujourd’hui la préoccupation première du pays [3]. Université Mohammed V-Rabat uploads/Geographie/ sdic-pl0440.pdf