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 SAAD DAHLAB, BLIDA Département de Chimie industrielle Présenté en vue de l’obtention de diplôme de MASTER EN CHIMIE OPTION : Eau Environnement et Développement D Etude de l’adsorption compétitive en mode dynamique RÉPUBLIQUE ALGÉRIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique UNIVERSITÉ SAAD DAHLAB, BLIDA Faculté de Technologie Département de Chimie industrielle Mémoire Présenté en vue de l’obtention de diplôme de MASTER EN CHIMIE INDUSTRIELLE : Eau Environnement et Développement Durable PAR Chergui Imane THEME Mr.B.CHEKNANE Etude de l’adsorption compétitive en mode dynamique sur lit de CAG Encadré par : 2013/2014 RÉPUBLIQUE ALGÉRIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique urable Mr.B.CHEKNANE Etude de l’adsorption compétitive en sur lit de CAG DEDICASES A mon père. A ma chère mère. A mes frères : Nabil et Mohammed lamine. Ainsi toute la famille CHERGUI et BLAID. A tous mes amis spécialement : Kaouthar, Meriem, Khadidja ,Ahlem, Sana et Nafissa . Et toute la promotion 2012-2013 chimie industrielle. Imane. Remerciements Avant tout, je dois remercier ALLAH le tout puissant qui m’a acoordé la force, la patience , le courage, la volonté et la santé sans lesquelles mon travail n’aurait jamais pu voir la lumière de ce jour. Je tiens à remercier très sincèrement monsieur CHEKNANE Benmamar, mon encadreur et directeur de thèse. Qu’il trouve ici l’expression de mon profond respect et de ma profonde gratitude, pour son orientation, sa disponibilité, ses encouragements, ses précieux conseils qui m’ont été indispensable. Je lui serai reconnaissante de la confiance qu‘il m‘a témoignée. Ce fut un grand plaisir de travailler avec lui, durant la préparation de ce mémoire. Je remercie également les membres de jury ; président et examinateurs qui ont bien voulu assister, examiner et juger ce travail. J’adresse mes remerciements aussi à tout le personnel de département de chimie industrielle; mes enseignants, les ingénieurs et les techniciens. Avec une mention spéciale pour M Bouras et Dr. Houari. Enfin, j’exprime mes vifs remerciements à tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à la réalisation de ce mémoire.   ا ف  ھه اطو ھ درا ة أو   "از #ا$دي$ م أ (ن  # )* ت$   ث-. /01 ا *2 ة ا$3  ن ا )VM ( ي$3 و ا ودا ا )RhB (( ي$3 ا<; ا28 ?1; " ا (@ن ا#  A و BCD ا  #E ? $; A F@$G )  #E H و . (  ازواج# K $ ةA LEM$0# "از ا#Nت ا$ دراF)Oأ  $# ا )VM/RhB, VM/JB28و RhB/JB28 (  (ن# اLG-. اK  و ا )VM, RhB, JB28 (  دراS K   #( اBE0 ا ) " #  /0 / "#  /0 .( انF.CGدي أ$ م ا$ 0 اLM "از#N درا  اTU$# ا ن $@ C"از أ#رة اV W *2ا ى2< ا$01 CE0 ى2 أO  . "از ى#Nرت اV ا را انTU$# F.CGوأ دي$ م ا$ 0 ى ا$ 0 ?V اLG-. و اLU$0. م ا$ 0 ا . Y; W انZCG  ا#E "از ا#Nم ا$ LM ?1; ام ا (@ن ا#ا $G "از ا#ل ا$ كE اF@$. م ا$ 0 اLM )*1 ت ا . ا  ت ا  : BCD ? ا1; ا (@ن ا , ي$3 * ا ن، ا ودا ب، ا<; ا2ا28 ،LEM$0# "از ا#N، ا Z@$G ) RESUME L’objectif de ce travail consiste à étudier, dans un premier temps l’adsorption dynamique sur lit fixe de CAG en systèmes monocomposés simples de trois micro-organiques Vert Malachite (VM), du Rhodamine B (RhB), et du Jaune Basique 28 (JB28). Des études d’adsorption en mélanges binaires de trois couples d’adsorbats (VM/RhB) ; (RhB/JB28) ; (VM/JB28) ainsi qu’en mélanges ternaires (VM/RhB/JB28) ont été réalisées en examinant les effets du rapport massique adsorbat/co-adsorbat. Les résultats de la cinétique d’adsorption en système seul révèlent que les molécules de VM sont mieux adsorbées que les molécules de RhB et du JB28. En analysant les résultats d’isothermes d’adsorption et les courbes de percé des trois micropolluants, les quantités adsorbées de RhB, VM et JB28 en systèmes binaires et ternaires sont inférieures que celles obtenues en systèmes monocomposés simples pour l’ensemble des rapports massiques. Ce qui montre l’effet antagonistique de l’adsorption compétitive des trois micropolluants ciblés sur les grains de charbon actif ainsi que l’application de CAG dans l’adsorption en mode continu (en réacteur à lit fixe ascendant) confirme bien l’ordre de son affinité présentée envers les trois micropolluants organiques en systèmes discontinus (batch). Mots clés : Charbon actif granulé (CAG), VM, RHB, JB28, adsorption compétitive, lit fixe. ABSTRACT The main objective of this work, is to study the competitive adsorption dynamic of three organic pollutants; Green Malachite (GM), of Rhodamine B (RhB), and of the Basic Yellow 28 (BY28) on granular activated carbon (GAC). Obtained results of kinetic adsorption, reavels that, the GM adsorbed faster than the other dyes. By analyzing the results of adsorption isotherms, the adsorbed quantities of RhB, VM and JB28 in binary systems and ternary is lower than those obtained in simple systems monocomposés for all mass ratio “r”. in dynamic system the breakthrough cures show the some phenomena with batch system, which indicated the competitive adsorption by antagonistic effect between the used basic dyes Key words: Granulated activated carbon (GAC), GM, RhB, BY28, competitive adsorption, fixed bed. SOMMAIRE RESUME…………………………………………………………………………………….....1 DEDICACE……………………………………………………………………………………3 REMERCIMENT……………………………………………………………………………..4 INTRODUCTION…………………………….........................................................................14 CHAPITRE I: étude bibliographique I.1 Charbons actifs……………………………………………………………………………..17 I.1.1 Origine et fabrication……………………………………………………………..17 I.1.2 Les différentes formes du charbon actif …………………………………………….18 I.1.3 Texture du charbon actif ………………………………………………….............19 I.2 phénomène d’adsorption …………………………………………………………………...20 I.2.1 Généralités…………………………………………………………………………...20 I.2.2 Description du mécanisme d'adsorption…………………………………………….22 I.2.3 Facteurs influençant l’équilibre d’adsorption……………………………………….22 I.2.3.1. Nature de l’adsorbat…………………………………………………………….23 I.2.3.2. pH du milieu…………………………………………………………………….23 I.2.3.3. Température……………………………………………………………………..23 I.2.3.4 Concentration……………………………………………………………………24 I.2.3.5. Nature de L’adsorbant………………………………………………………….24 I.2.4 Isothermes d’adsorption………………………………………………………….....24 I.2.4.1. Classification des isothermes d’adsorption……………………………………..25 I.2.4.2. Modèles d'isothermes…………………………………………………………....26 I.2.5. Adsorption dynamique en système continu………………………………………….27 I.2.6. Adsorption compétitive …………………………..…………………………………28 CHAPITRE II: matériels et méthodes II.1 Adsorbant utilisé ………………………………………………………………………...32 II.2 Méthodes et techniques de caractérisation………………………………………………32 II.2.1 Détermination des propriétés chimiques………………………………………......32 II.2.1.1 Observation en microscopie électronique à balayage (MEB)…………….......32 II.2.1.2 Propriétés acido-basiques de surface (pHPZC) …………………………….32 II.2.1.3 Analyse IRTF……………………………………………………………......32 II.3 Application a l’adsorption…………………………………………………………….....33 II.3.1 Choix des polluants ……………………………………………………………...33 II.4 Méthodes de dosage………………………………………………………………….....34 II.4.1 Spectrophotométrie d’absorption UV-Visible ………………………………......34 II.5. Protocoles expérimentaux d’adsorption ………………………………………………...35 II.5.1. Equilibre d’adsorption en réacteur discontinu …………………………………....35 II.5.1.1. Systèmes monocomposés simples ……………………………………….......35 II.5.1.1.1. Cinétique d'adsorption ………………………………………………….35 II.5.1.1.2. Isotherme d’adsorption…………………………………………………....36 II.5.1.2. Adsorption compétitive en mélanges binaires ………………………………...37 II.5.1.2.1. Isothermes d'adsorption …………………………………………………..37 II.5.2. Equilibre d’adsorption en réacteur continu…………………………………………37 II.5.2.1. Systèmes monocomposés simples ……………………………………………..38 II.5.2.2. Adsorption compétitive en mélanges binaires et ternaire …………………...38 CHAPITRE III: résultats et discussion III.1 Caractérisation du charbon actif utilisé ………………………………………………..40 III.1.1 Microanalyse au microscope électronique à balayage (MEB) ……………………40 III.1.2 Propriétés acido-basiques de surface (pHPZC) …………………………………..40 III.2 Etude de l’adsorption en réacteur statique ……………………………………………42 III.2.1 Adsorption en systèmes monocomposés simples ………………………………...42 III.2.1.1 Cinétique d’adsorption ……………………………………………………....42 III.2.1.2 Isothermes d’adsorption……………………………………………………..43 III.2.1.3 modélisation des isothermes d’adsorptio dans le systheme monocomposé ANNEXE……………………………………………………………………………………....63 simple ………………………………………………………………………………………..46 III.2.2 Adsorption dans les systèmes binaires ……………………………………………47 III.2.2.1 Isothermes d’adsorption ……………………………………………………..47 III.3 Adsorption en systèmes continus (dynamique) ……………………………………….51 III.3.1 systèmes monocomposés simples ………………………………………………....51 III.3.2 systèmes binaire …………………………………………………………………52 III.3.3 systèmes ternaire ………………………………………………………………...55 CONCLISION ………………………………………………………………………………...58 REFFERNCES BIBLIOGRAPHIQUE …………………………………………………….60 Conclusion 58 CONCLUSION Ce travail avait pour objectif, l’étude de l’adsorption compétitive en mélange binaire et ternaire en mode dynamiques sur lit de CAG. Ainsi, notre étude comporte deux volets. Le premier c’est examiner et étudier l’adsorption en système discontinu afin de confirmer les résultats dans l’adsorption dynamique où le système est continu. L’adsorption des micropolluants en mode discontinu nous a permis de dégager les conclusion suivant : o La cinétique d'adsorption en système monocomposé simple montre que le temps de six heures est suffisant pour atteindre l’état de pseudo-équilibre. o Les isothermes d’adsorption montrent que le VM est le plus adsorbé sur la matrice adsorbante suivie par le RhB et le JB28. o Les isothermes d'adsorption sont de types : sigmoïde (S) dans le cas de tous les micropolluants utilisé. o L’étude de l’adsorption dans le système binaire montré que les rétentions des molécules VM, RhB, JB28 sont diminuées par rapport à celles obtenues en systèmes monocomposés simples, grâce à l’effet antagonistique Les résultats issus de l’étude de l’adsorption dynamique de VM, RhB et JB 28 sur lit fixe, ont permis de tirer les conclusions suivantes : o Le temps de percée de JB 28 ainsi que l’equilibre d’adsorption apparaissent plus rapidement que celui obtenu par rapport au RhB et au VM. o L’allure générale des courbes de percée des adsorbas en mélange binaire et ternaire à différentes rapports massiques est influencée par la concentration des co-adsorbas. En effet pour des concentrations élevées de co-adsorbas, le temps de percée ainsi que l’équilibre d’adsorption apparaissent plus rapidement. LISTE DES TABLEAUX Tableau I.1 : Différences entre la physisorption et la chimisorption…………………………...21 Tableau II.1: Caractéristiques physico-chimiques des trois colorants utilisés………………….33 Tableau II.2: Constantes d’absorptivité (ε) du VM et RhB……………………………………34 Tableau II.3: Constantes d’absorptivité (ε) du RhB et JB28…………………………………..34 Tableau II.4: Constantes d’absorptivité (ε) du VM et JB28…………………………………..34 uploads/Industriel/ untitled 1 .pdf

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Industriell’adsorption d’adsorption figure mélange binaire
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