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Institut International d’Ingénierie Rue de la Science - 01 BP 594 - Ouagadougou

Institut International d’Ingénierie Rue de la Science - 01 BP 594 - Ouagadougou 01 - BURKINA FASO Tél. : (+226) 50. 49. 28. 00 - Fax : (+226) 50. 49. 28. 01 - Mail : 2ie@2ie-edu.org - www.2ie-edu.org DEGRADATION DES EFFLUENTS TEXTILES (CAS D’UN COLORANT SYNTHETIQUE : LE BLEU DE METHYLENE) PAR PROCEDE FENTON EN UTILISANT LA LATERITE MEMOIRE POUR L’OBTENTION DU MASTER II OPTION : .EAU ET ASSAINISSEMENT Présenté et soutenu publiquement le 25 Juin 2014 par : Brigitte MABA Travaux dirigés par : Dr. Hela KAROUI Dr. Yohan RICHARDSON Jury d’évaluation du stage : Président : Igor OUEDRAGO Membres et correcteurs: Franck LALANNE Odilon CHANGOTADE Promotion [2013/2014] Dégradation des effluents textiles (cas d’un colorant synthétique : le bleu de méthylène) par procédé Fenton en utilisant la latérite Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page i DEDICACE Ce travail est dédié à :  Aux mémoires de : mon époux, Mr. ZOUTENE Mahouli et mon grand-père, Mr. TIRTOUA Pierre  Mes très chers parents en témoignage de l’amour, du respect et la gratitude que je leur porte, qu’ils trouvent ici le fruit de leurs encouragements et sacrifices ;  Mes frères : Eric, Francis et Julien  Mes sœurs : Victorine et Elodie  Ma grande mère  Mes oncles et mes tantes  Mes enseignants  Mes amis (es). Dégradation des effluents textiles (cas d’un colorant synthétique : le bleu de méthylène) par procédé Fenton en utilisant la latérite Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page ii RESUME Les effluents industriels issus des activités textiles présentent souvent une grande charge polluante difficilement biodégradable qui a des impacts sur l’environnement et l’Homme. Leur décontamination par les procédés conventionnels biologiques ou physiques s’avère souvent inefficace et nécessite par conséquent le recours à des procédés d’oxydation avancée (POA) plus couteux. Le procédé fenton est un POA qui permet la dégradation (minéralisation) en milieux aqueux des polluants organiques bio-récalcitrants. Dans ce travail, nous avons étudié la dégradation du colorant bleu de méthylène (B.M) par procédé fenton. L’utilisation du fer industriel (procédé Fenton classique) a été utilisée comme référence et des essais de substitution du fer industriel par le fer extrait de latérites provenant de deux régions du Burkina-Faso ont été réalisés. L’extraction du fer de la latérite a été réalisée par une attaque acide avec trois types d’acide : l’acide chlorhydrique (HCl) ; l’acide sulfurique (H2SO4) et l’acide nitrique (HNO3). Pour le fer industriel, plusieurs paramètres expérimentaux comme le pH, le rapport (R) des concentrations en peroxyde d’hydrogène (H2O2) et en fer (Fe2+), (R= ) ont été étudiés. La dégradation la plus rapide est obtenue à un pH = 3 et pour un rapport de concentration R= 5 pour le fer industriel. Pour le fer latéritique, la dégradation la plus rapide est observée en utilisant l'acide sulfurique. Les taux de dégradation obtenus sont de 95,7% au bout de 20 min pour le fer industriel et de 99,9% pour le fer extrait de la latérite au bout de 40 mn. L’étude cinétique a montré que la réaction de dégradation du BM est de pseudo ordre un (1) aussi bien lors de l’utilisation du fer industriel que du fer extrait de la latérite. L'utilisation de la latérite comme une source de fer largement disponible semble une stratégie prometteuse pour limiter les impacts environnementaux et diminuer le coût du procédé Fenton (utilisation de matériaux locaux), le rendant ainsi plus accessible aux pays en développement. Mots clés : Bleu de méthylène, dégradation ; procédé fenton ; latérite Dégradation des effluents textiles (cas d’un colorant synthétique : le bleu de méthylène) par procédé Fenton en utilisant la latérite Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page iii ABSTRAT Industrial effluents from textile activities often have a poorly biodegradable pollutant content which impacts on the environment and humans. Decontamination by conventional biological or physical processes is often ineffective and therefore requires the use of advanced oxidation processes (AOPs) more expensive. The Fenton process is a POA that allows complete degradation (mineralization) in aqueous media of bio-reluctant organic pollutants. This work explores the degradation of methylene blue dye (BM) by fenton process. The use of industrial iron (conventional Fenton process) was used as a reference and tests of substitution of industrial iron by the iron extracted from laterites coming from two areas in Burkina-Faso were performed. The extraction of iron from laterite was performed by acid attack with three types of acid: acid chlorydric (HCl), acid sulphuric (H2SO4) and acid nitric (HNO3). For industrial iron, several experimental parameters such as pH, the concentration ratio of H2O2 and iron R (R= ) were studied. The fastest degradation is obtained at pH 3 and for a ratio R = concentration R =5 for industrial iron. For laterite-derive iron, the fastest degradation is observed by using the sulphuric acid. Degradation rates of 95.7% after 20 min and 99.9% after 40 min were obtained for industrial iron and iron extracted from laterite, respectively. Kinetics study demonstrated that the BM degradation is a pseudo first order reaction in relation to BM concentration for both industrial iron and laterite-derived iron. The use of widely available laterite as an iron source is promising to both limit the environmental impacts and improve the cost efficiency of the Fenton process, resulting in a greater affordability in developing countries. Keywords: Methylene blue, degradation; Fenton’s reagent; laterite Dégradation des effluents textiles (cas d’un colorant synthétique : le bleu de méthylène) par procédé Fenton en utilisant la latérite Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page iv REMERCIEMENT Le travail de recherches qui fait l’objet de mémoire a été réalisé au Laboratoire Eau Dépollution Ecosystème et Santé (LEDES) de 2IE. J’exprime ma profonde gratitude au Directeur de recherche, le Professeur Hamma YACOUBA et au Directeur du LEDES le Docteur Yacouba KONATE pour m’avoir accueillie au sein de leurs équipes. Je tiens à remercier toute l’équipe du laboratoire pour leur disponibilité, leur conseil et la confiance qu’elle m’a témoigné en me donnant une liberté d’action dans la réalisation de ce travail, en particulier Mr HEMA Sohamai. J’adresse mes vifs remerciements à mes deux encadreurs Dr. Hela HAROUI et Dr. Yohan RICHARDSON pour avoir suivi ce travail avec un grand intérêt. Ils ont su me donner un esprit critique, un esprit de discernement, une rigueur lors de la réalisation des essais et analyses au laboratoire et de ma rédaction. Leurs attentions inlassables et leurs enthousiasmes de chercheurs ont instauré une ambiance propice au travail et m’ont donné gout à la recherche. Qu’ils soient assurés de ma profonde gratitude. Pour finir, c’est avec beaucoup de plaisir que j’exprime ma sympathie à mes camarades de classe pour leur bonne humeur, leur collaboration, leur soutien amical et chaleureux. Dégradation des effluents textiles (cas d’un colorant synthétique : le bleu de méthylène) par procédé Fenton en utilisant la latérite Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page v Table de matière DEDICACE .............................................................................................................................................. i RESUME ..................................................................................................................................................ii ABSTRAT ............................................................................................................................................... iii REMERCIEMENT ................................................................................................................................. iv TABLE DE MATIERE ............................................................................................................................ v LISTE DES FIGURES ........................................................................................................................... vii LISTE DES TABLEAUX ..................................................................................................................... viii LISTE DES ABREVIATIONS ............................................................................................................... ix INTRODUCTION GENERALE ............................................................................................................. 1 CHAPITRE I : REVUE BIBLIOGRAPHIQUE ..................................................................................... 4 I- LES COLORANTS (Caractéristiques, classification et toxicité) ............................................ 4 1- Historique des colorants .......................................................................................................... 4 2- Définition des colorants ........................................................................................................... 4 3- Classification des colorants synthétiques ................................................................................ 4 4- Les colorants aziniques (thiazines) .......................................................................................... 5 5- Toxicité des colorants .............................................................................................................. 5 6- Propriétés physico-chimiques du bleu de méthylène .............................................................. 5 II- TRAITEMENT DES REJETS TEXTILES ............................................................................. 6 1- Généralités sur les méthodes de traitements ............................................................................ 6 A- Méthodes biologiques .......................................................................................................... 7 B- Méthodes physiques ............................................................................................................ 7 B.1- Coagulation-floculation ......................................................................................................... 8 B.2- Filtration membranaire .......................................................................................................... 8 B.3- Adsorption sur charbon actif et autres matériaux .................................................................. 8 C- Méthodes chimique ............................................................................................................. 9 2- Procèdes classiques de traitement des effluents textiles : Procédés d’Oxydation Avancée (POA) .............................................................................................................................................. 9 3- Réactif de Fenton (H2O2/Fe2+) ............................................................................................... 11 III- LA LATERITE...................................................................................................................... 12 Dégradation des effluents textiles (cas d’un colorant synthétique : le bleu de méthylène) par procédé Fenton en utilisant la latérite Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page vi CHAPITRE II : MATERIELS ET METHODE .................................................................................... 14 I- PRODUITS ET MATERIELS .............................................................................................. 14 1. Les produits utilisés (Fer industriel, H2O2, B.M ; acide ; latérite) ......................................... 14 2- Matériels utilisés.................................................................................................................... 14 II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE ............................................................................. 18 1- Préparation de la solution du bleu de méthylène ................................................................... 18 2- Principe de la spectrophotométrie UV/Visible ...................................................................... 18 3- Caractérisation par spectrophotométrie UV/Visible des solutions du B.M ........................... 19 4- Préparation des solutions de fer ............................................................................................. 20 5- Préparation des mélanges colorant- réactif de Fenton ........................................................... 21 6- Etude cinétique de la décoloration du B.M ........................................................................... 22 CHAPITRE III : RESULTATS ET DISCUSSIONS ............................................................................ 24 I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL .............................................................................. 24 1- Effet de pH du milieu ............................................................................................................ 24 2- Effet de la concentration en B.M ........................................................................................... 25 3- Etude spectrophotométrique UV/Visible du bleu de méthylène ........................................... 26 4- Effet de la concentration du H2O2 ......................................................................................... uploads/Industriel/ 1-pdf.pdf