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MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE Le 19 / 1

MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE Le 19 / 10 / 2017 UNIVERSITE MOULOUD MAMMERI DE TIZI-OUZOU FACULTÉ DES SCIENCES Département de Chimie THÈSE Pour l’obtention du diplôme de DOCTORAT LMD EN CHIMIE Option : Chimie des Matériaux et de l’Environnement Par Melle CHEBALLAH Karima Sujet : RÉCUPÉRATION DU CHROME HEXAVALENT PAR DE NOUVEAUX PROCÉDÉS CHIMIQUES Soutenue devant le jury d’examen composé de : Mr ADKHIS Ahmed Professeur UMMTO Président Mr SAHMOUNE Amar Professeur UMMTO Rapporteur Mme KLALECHE Lynda M. C. A. UMMTO Examinatrice Mr CHAOUCHI Ahcene Professeur UMMTO Examinateur Mr DJAIDJA Abdelhamid M. C. A. U. BOUIRA Examinateur Mr LOUNICI Hakim Professeur U. BOUIRA Invité Université Mouloud MAMMERI De Tizi-Ouzou Je dédie ce manuscrit de thèse À mes chers parents qui ont toujours veillé sur moi. À mes chers frères et sœurs. REMERCIEMENTS Ce travail de thèse a été réalisé à l'Université Mouloud MAMMERI de Tizi-Ouzou, Algérie, sous la direction de Monsieur Amar SAHMOUNE, Professeur à l’Université Mouloud MAMMERI de Tizi-Ouzou, Algérie, que je remercie particulièrement pour l’intérêt qu’il a porté à cette étude, pour ses conseils et sa disponibilité, ainsi que son soutien et toute l' aide qu’il m’a apportée pour la réalisation de cette thèse. J'adresse mes vifs remerciements à Madame Claudia FONTÀS, Professeur à l’Université de Gérone, Espagne, de m'avoir accueillie pendant 01 mois dans son laboratoire pour réaliser certaines manipulations et de nous avoir fourni les extractants-transporteurs, le TOMAS et le CYPHOS IL101 utilisés dans ce travail. Je tiens aussi à lui exprimer ma gratitude pour sa gentillesse, ses judicieux conseils et sa constante disponibilité lors de mon séjour. Ma gratitude et ma profonde considération s’adresse à Monsieur, Ahmed ADKHIS Professeur à l’Université Mouloud MAMMERI de Tizi-Ouzou, pour l'honneur qu'il m'a fait en acceptant de présider le jury de cette thèse. Que Madame Lynda KLALECHE, Maître de Conférences classe A à l’Université Mouloud MAMMERI de Tizi-Ouzou, trouve mes vifs remerciements pour avoir accepté d’examiner ce travail. J’adresse ma profonde gratitude à Monsieur, Ahcene CHAOUCHI Professeur à l’Université Mouloud MAMMERI de Tizi-Ouzou, pour avoir accepté d’examiner ce travail. Je remercie également Monsieur Abdelhamid DJAIDJA, Maître de Conférences classe A à l’Université Mohand OULHADJ de Bouira, qui nous a honoré d’examiner cette thèse. Je suis très reconnaissante au Professeur Hakim LOUNICI de l’Université Mohand OULHADJ de Bouira, pour l’aide qu’il m’a apporté. Qu’il trouve ici l’expression de mes vifs remerciements. Je remercie également l'ensemble des membres de notre équipe de recherche « Matériaux et Procédés pour l’Environnement » de Tizi-Ouzou, Algérie, pour leur sympathie, leur gentillesse, leur soutien et leurs encouragements. Mes remerciements vont également à tous ceux qui m’ont aidé de près ou de loin à la concrétisation de ce travail. LISTE DES ABRÉVIATIONS ET DES SYMBOLES Liste des abréviations et des symboles LISTE DES ABRÉVIATIONS ET DES SYMBOLES ADN : Acide désoxyribonucléique Aliquat 336: Tri-octyl méthyl ammonium chloride CTB : Tributyrate de cellulose Cyanex 272 : Acide di (2, 4, 4-trimethylpentyl) phosphinique Cyanex 301 : Acide bis (2, 4, 4-trimethylpentyl) dithiophosphinique Cyanex 302 : Acide bis (2, 4, 4-trimethyl- pentyl) monothiophosphinique Cyanex 471X : Triisobutylphosphine sulfide CYPHOS IL101 : Trihexyl(tetradecyl)phosphonium chloride. CYPHOS IL102 : Rihexyl(tetradecyl)phosphonium bromide CYPHOS IL104 : Trihexyl(tetradecyl)phosphonium bis-2,4,4-(trimethylpentyl)phosphinate DCO : Demande Chimique en Oxygène DC18C6: Dibenzo-18-crown-6 éther DB18C6: Dibenzo- 18-crown-6 éther DB30C10: Dibenzo-30-crown-10 DNNS: Acide dinonylnaphtalène sulfonique D2EHPA: Acide di-2-éthylhexyl phosphorique EC : Électrocoagulation ED : Électrodialyse ENIEM : Entreprise Nationale des Industries de l'Electroménager, Algérie Tizi-Ouzou ETM : Éléments Traces Métalliques HDL: High Density Lipoprotiène, Lipoprotéine de haute densité Liste des abréviations et des symboles HPBI: 3-phényl-4-benzoylisoxazol-5-one HPMBP: 1-phényl-3-méthyl-4-benzoylpyrazol-5-one Kelex100: 7-(4-éthyl-1-méthyloctyl)-8-hydroxyquinoline Lasalocid A: C34H54O8 LDL: Low Density Lipoprotiène, Lipoprotéine de basse densité LIX26: 8-hydroxyquinoline LIX63: 5, 8-diethyl-7-hydroxy-dodecan-6-oxime LIX 860:5-dodecylsalicylaldoxime MEB: Microscope Electronique à Balayage MES : Matières en suspension MLE : Membrane liquide à émulsion MLS : Membrane liquide supportée MLV : Membrane liquide épaisse ou volumique MPP : Membrane polymère plastifiée NPOE : 2-nitro phényl octyl éther TAC : Triacétate de cellulose TBP : Tri-n-butyl phosphate TOA: Tri-n-octylamine TOMAS: Trioctylmethylammonium salicylate TOMATS: Trioctylmethylammonium thiosalicylate TOPO : Oxyde de tri-n-octyl phosphine T2EHP : Le tris (2-ethylhexyl) phosphate PVC : Chlorure de polyvinyle Liste des abréviations et des symboles SAA: Spectrophotométrie d’Absorption Atomique 18C6 :18-couronne-6 U : Tension de la cellule (v) I : Intensité du courant (A) t : Temps d’électrocoagulation (min)  : Constante diélectrique (sans unité) η : Viscosité (mPa.s) SOMMAIRE SOMMAIRE Introduction générale ……………………………………...…………………………………. PARTIE BIBLIOGRAPHIQUE CHAPITRE I : Généralités sur le chrome et les procédés de traitement I. 1. Généralités sur le chrome……………………………………………..…………………… I. 1. 1. Abondance du chrome dans la nature ………………………………………….……… I. 1. 2. Applications industrielles………...…………………………………………..……....…. I. 1. 3. Spéciation et réactivité chimique du chrome dans l’environnement………………….… I. 1. 3. 1. Le chrome hexavalent, Cr(VI)………………………………………………..………. I. 1. 3. 2. Le chrome trivalent, Cr(III) ………………………………………………….….…… I. 1. 4. Toxicité du chrome ……………………………………………………………………... I. 2. Les procédés de traitement …………………………………………………………..……. I. 2. 1. Précipitation chimique ……………………………….…………………...………..…... I. 2. 2. Traitement biologique ………………………….……….……………………..…..…... I. 2. 3. Adsorption ………………………………………...……………………………..…..... I. 2. 4. Echange d’ions …………………………….…………………………………...…..…. I. 2. 5. Electrocoagulation ………………………………………………………..……..…...... I. 2. 5. 1. Principe …………………………………………………………………………..….. I. 2. 5. 2. Mécanismes d'oxydoréduction ………………………………………………….…... I. 2. 5. 3. L’électrocoagulation appliquée à l’élimination du Cr(VI) …………………………... II. 2. 5. 4. Différents mode de connexion électrique ………………………………………...... I. 2. 5. 5. Principales lois d’électrolyse……………………………………………………….… I. 2. 5. 5. a. Loi de Faraday …………………………………………………………………..… I. 2. 5. 5. b. La tension de cellule …………………………………………………………….… I. 2. 6. Extraction liquide-liquide ……………………………………………………..….......... I. 2. 6. 1. Principe ………………………………………………………………………….....… I. 2. 6. 2. Mécanismes d’extraction ………………………………………………………..….... I. 2. 6. 2. a. Constante de distribution ……………………………………….......................... I. 2. 6. 2. b. Efficacité de l’extraction ………………………………………………………….. I. 2. 6. 2. c. Facteur de séparation ……………………………………………………………... I. 2. 6. 3. Types d’extraction liquide-liquide ………………………………………………........ I. 2. 6. 3. a. Extraction par échange de cations …………………………………………….…… I. 2. 6. 3. b. Extraction par chélation ………………………………………………………….... I. 2. 6. 3. c. Extraction par solvatation………………………………………………………..… I. 2. 6. 3. d. Extraction par échange d’anions ………………………………………………...… I. 2. 7. Techniques membranaires ………………………………………….…………............... I. 2. 7. 1. Différents types de membranes liquides ………………………………………… I. 2. 7. 1. a. Membrane liquide épaisse ou volumique (MLV)………………………………..… I. 2. 7. 1. b. Les membranes liquides à émulsion (MLE)…………………………...................... 6 6 7 7 8 9 9 10 10 11 11 12 12 13 14 18 18 20 20 20 21 22 22 22 24 24 25 25 26 26 26 27 28 28 29 1 SOMMAIRE I. 2. 7. 1. c. Les membranes liquides supportées (MLS)…………………………..…………..... I. 2. 7. 2. Transport facilité ………………………………………………………….…....…….. I. 2. 7. 2. 1. Transport simple facilité ………………………………………….……….............. I. 2. 7. 2. 2. Transport couplé …………………………………………………………............... I. 2. 7. 2. Membrane polymère plastifiée (MPP) ……………………………………………... I. 2. 7. 2. 1. Mécanismes de transport dans les membranes polymères plastifiées…….……….. I. 3. Conclusion………………………………………………………………………………..... PARTIE EXPERIMENTALE CHAPITRE II : Matériels et méthodes II. 1. Introduction …………………………………………………………..…………………. II. 2. Procédé d’extraction liquide-liquide et transport à travers une membrane d’affinité….... II. 2. 1. Produits chimiques ………………………………………..…………………………... II. 2. 1. 2. Transporteurs……………………………….………………………….…..……......  TOMAS …………………………….…………………………………………...…………  CYPHOS IL 101…………………………………………...……………………..………... II. 2. 1. 3. Plastifiant et solvants ………………………………...…………………..……..….  Plastifiant …...………………………………………………………………………..……..  Solvants organiques …………………………………………………………...…….…….. II. 2. 1. 4. Support polymère (Triacétate de cellulose CTA) ………………………………..... II. 2. 1. 5. Composés inorganiques ……………………………………………………….….... II. 2. 2. Elaboration des membranes polymères plastifiées …………………………………... II. 2. 3. Dispositifs expérimentaux ……………………………………………………………. II. 3. Procédé de l’électrocoagulation………………………………………………………...... II. 3. 1. Dispositif expérimental ……………………………………………………………….. II. 3. 1. 1. Description du montage ……………………………………………………............. II. 3. 2. Mesure du pH, de la conductivité et de la DCO……………………………………… II. 3. 3. Moyens de calculs utilisés ……………………………………………………............ II. 4. Techniques analytiques et méthodes de caractérisations ……………………………...... II. 4. 1. La Spectrophotométrie d’Absorption Atomique (SAA)…………………………..… II. 4. 2. Spectrophotométrie UV-Visible …………………………………………………....... II. 4. 3. Le Microscope Electronique à Balayage (MEB) …………………………………….. 40 40 40 40 40 41 42 42 42 43 43 44 44 47 47 47 48 49 49 49 51 52 30 31 31 31 33 36 37 SOMMAIRE RESULTATS ET DISCUSSION CHAPITRE III : Elimination du chrome par électrocoagulation III. 1. Introduction …………………………………………………………………………….. III. 2. Conditions expérimentales ………………………………………………….…………... III. 3. Résultats expérimentaux ………………………………………………………………… III. 3. 1. Etude des paramètres de l’EC : tension de cellule et pH……………………………… III. 3. 1. 1. Etude de pH ………………………………………………………………………... III. 3. 1. 2. Etude de la tension de la cellule ………………………………………………........ III. 3. 2. Différents paramètres influençant l’élimination du Cr(VI) par EC……………..……. III. 3. 2.1. Influence de la concentration initiale en chrome……………………………..…….. III. 3. 2. 2. Influence du pH initial…………………………………………………………....… III. 3. 2. 3. Influence de la densité de courant………………………………………………..… III. 3. 2. 4. Influence du nombre d’électrodes………………………………………………….. III. 3. 2.5. Influence de la distance inter-électrodes……………………………………………. III. 3. 2. 6. Influence des matériaux aux électrodes ……………………………………………. III. 3. 2.7. Influence de la conductivité.…………………………..………...………………..... III. 3. 3. Abattement de la DCO……………………………………………………………...… III. 3. 3. 1. Densité de courant……………………………………………………………..…… III. 3. 3. 2. Variation du pH…………………………………………………………………..… III. 3. 4. Etude de l’énergie consommée en fonction des différents paramètres……………….. III. 3. 4. 1. Effet de la densité du courant…………………………………………………….… III. 3. 4. 2. Nombre d’électrodes ……………………………………………………………… III. 3. 4. 3. Effet de uploads/Geographie/ these 11 .pdf