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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 Echahid Hamma Lakhdar -El Oued- Faculté de la Technologie Département de génie des procédés et la pétrochimie Mémoire de Fin d'Etude En vue de l'obtention du diplôme de MASTER ACADEMIQUE Filière: Génie des procédés Spécialité: Génie Chimique Présenté par: Medekhel Abdallah Thème Soutenu le 05/06/2018 Devant le Jury: Mr. ROUAHNA Noureddine Président Université d'Eloued Mr. ZEGHOUD Laid Examinateur Université d'Eloued Mr. BARRANI Djamel Rapporteur Université d'Eloued Promotion 2018 Adsorption du bleu de méthylène par charbon actif République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université Echahid Hamma Lakhdar -El Oued- Faculté de la Technologie Département de génie des procédés et la pétrochimie Mémoire de Fin d'Etude En vue de l'obtention du diplôme de MASTER ACADEMIQUE Filière: Génie des procédés Spécialité: Génie Chimique Présenté par: Medekhel Abdallah Thème Soutenu le 05/06/2018 Devant le Jury: Mr. ROUAHNA Noureddine Président Université d'Eloued Mr. ZEGHOUD Laid Examinateur Université d'Eloued Mr. BARRANI Djamel Rapporteur Université d'Eloued Promotion 2018 Dédicaces A mon père, que la grâce d'Allah soit sur lui, qui peut être fier et trouver ici le résultat de longues années de sacrifices et de privations pour m'aider à avancer dans la vie. A ma mère, que DIEU lui protège, qui a été le secret de ma patience et la poursuite de mes études et qui a œuvré pour ma réussite. A mes frères et sœurs, que DIEU leur protège, qui m'ont soutenu à tout moment. A tous ceux qui m'aident et me conseillent. A mes chers amis. A ceux qui m'aiment. Je vous dédie tous ce travail projet de fin d'études Remerciements Avant tout, je remercie DIEU, sans Lui ce manuscrit n'aurait pu exister, et qui m'a amené à ce degré de science. Je tiens à exprimer ma très grande considération et ma vive reconnaissance aux sincères professeurs de l'université " Hamma Lakhdar - El oued - " surtout ceux de département Génie des Procédés et Pétrochimie. J'exprime mes vifs remerciements à mon encadreur le docteur " Djamel Barrani " pour son énorme contribution et orientation dans la réalisation de cette thèse. Je remercie également les membres de jury qui ont bien voulu examiner et discuter ce travail . Je remercie de tout cœur Mr " Abderrazak Hamidi " qui m'a fait partager les difficultés et accepter tous mes questionnements. Mes plus vifs remerciements à tous mes amis de la promotion pour leur soutien et pour les sympathiques moments qu'on a passé ensemble. Je remercie également, toute personne ayant contribué de près ou de loin à la réalisation de ce travail. Sommaire Sommaire Chapitre Titre Page Dédicace Remerciements Sommaire Liste des figures Liste des tableaux Liste des symboles Introduction générale I Pollutions et Environnement ………………………………………………….... 1 1. Types de pollution ……………………………………………………… 1 1.1. Pollution de l'air ……………………..……………..………….. 1 1.2. Pollution de l'eau ………………………………………………. 1 1.3. La pollution des sols ……………………..……………............. 1 2. Différents types de pollution de l'eau et de sol ………................................ 2 2.1. Pollution physique …................................................................ 2 2.2. Pollution chimique…………………………………………….. 2 2.3. Pollution biologique……………………………………………. 3 3. Sources de pollution de l'eau…………………………………………….. 3 A. La pollution naturelle…………………………………………... 3 B. La pollution industrielle………………………………………. 4 4. Les colorants……………………………………………………………… 5 4.1. Généralités…………………………………………………….. 5 4.2. Classification des colorants…………………………………….. 6 4.2.1. Classification chimique……………………………….. 6 4.2.2. Classification tinctoriale……………………………… 6 4.3. Toxicité des colorants…………………………………………. 6 5. Procédés d’élimination des colorants……………………………………... 7 6. Bleu de méthylène……………………………………………………….. 7 6.1. Toxicité du bleu de méthylène…………………………………. 7 Références du chapitre I………………………………………………………….. 9 II. L'adsorption ……………………………………………………………………... 10 1. Introduction……………………………………………………………… 10 Sommaire 2. Historique………………………………………………………………... 10 3. Généralité ………………………………………………………………... 10 4. Définition de l'adsorption ……………………………………………….. 11 5. Physisorption……………………………………………………………. 12 6. Chimisorption……………………………………………………………. 12 7. Nature de l'adsorption……………………………………………………. 13 8. Mécanismes d'adsorption………………………………………………. 13 9. Les facteurs influençant des paramètres d'adsorption …………………... 14 10. Isothermes d’adsorption …………………………………………………. 14 11. Classification des isothermes d’adsorption ……………………………… 14 12. Modélisation de la cinétique d’adsorption ……………………………… 16 - Le modèle de pseudo-premier ordre(PPO) ……………………. 16 - Le modèle pseudo-second-ordre(PSO) ……………………….. 17 - Modèle d'Elovich ……………………………………………… 18 - Le modèle de diffusion intra-particule ……………………….. 18 13. Modélisation des isothermes ……………………………………………. 19 - Modèle de Langmuir ………………………………………….. 19 - Modèle de Freundlich………………………………………….. 19 - Modèle de Temkin ……………………………………………. 20 14. La Cinétique d'adsorption………………………………………………. 20 15. Domaine d’application de l’adsorption ………………………………….. 21 16. Les adsorbants ………………………………………………………….. 22 17. Les facteurs d’adsorption ………………………………………………. 22 17.1. Les facteurs liés à l’adsorbant………………………………….. 22 17.2. Les facteurs liés à l’adsorption………………………………… 22 17.3. Les facteurs extérieurs………………………………………… 23 18. Les avantages et les inconvénients……………………………….……… 23 Références du chapitre II…………………………………………………………. 25 III. charbon actif ………………………………….…………………………………. 27 1. Introduction………………………………………………………………. 27 2. Définition………………………………………………………………… 27 3. Les adsorbants : propriétés générales……………………………………. 27 4. Le charbon actif comme adsorbant………………………………………. 28 5. Origine et fabrication …………………………………………………… 28 5.1. Origine…………………………………………………………. 28 5.2. Fabrication……………………………………………………. 28 5.2.1. Procédé physique…………………………………….. 28 5.2.2. Procédé chimique…………………………………….. 28 Sommaire 6. Les caractéristiques de charbon actif……………………………………. 29 7. Les différentes formes du charbon actif ………………………………… 29 7.1. Les charbons actifs en grain (CAG)……………………………. 29 7.2. Les charbons actifs en tissu (CAT) ……………………………. 30 7.3. Les charbons actifs en poudre (CAP)………………………….. 30 8. Les propriétés des adsorbant…………………………………………….. 31 8.1. Structure poreuse ( Texture )………………………………….. 31 8.2. La surface spécifique ………………………………………….. 31 9. Utilisations du charbon actif …………………………………………….. 32 9.1. Utilisation de CAP et CAG…………………………………….. 33 - Charbon actif en poudre (CAP)………………………. 33 - Charbon actif en grain (CAG)……………………….. 33 10. Principaux types d’adsorbants…………………………………………… 33 Références du chapitre III………………………………………………………... 34 IV Partie Expérimentale …………………………………………………………...... 35 1. Introduction…………………………………………………………… 35 2. Adsorbats et Adsorbant…………………………………………………. 35 3. Les produits utilisez…………………………………………………….. 36 4. Matériels et appareillages……………………………………………... 36 4.1. Matériels…………………………………………………….. 36 4.2. Les appareillages…………………………………………….. 37 5. Méthodologie……………………………………………………………. 39 6. Les étapes pratiques de l'application……………………………………. 40 6.1. Préparation de solution mère le bleu de méthylène……………. 40 6.2. Les effets de certain paramètre sur l'adsorption du BM………... 41 7. Résultats et discussion…………………………………………………… 43 - Traçage de la courbe d'étalonnage du bleu de méthylène…….. 43 - Effet de la masse ………………………………………………. 44 - Cinétique d'adsorption (temps de contact) …………………… 45 - L'isotherme d'adsorption ……………………………………… 46 - Effet de la vitesse d'agitation …………………………………. 47 - Effet de la température ………………………………………… 48 - L'effet de pH …………………………………………………. 49 8. Modélisation les résultats………………………………………………… 50 8.1. Modélisation des cinétiques…………………………………… 50 - Le modèle de pseudo-premier ordre(PPO) ………... 50 - Le modèle pseudo-second ordre(PSO) ……………. 51 - Modèle d'Elovich ………………………………….. 52 Sommaire - Le modèle de diffusion intra-particule…………….. 53 Conclusion…………………………………………………….. 55 8.2. Modélisation des isothermes …………………………………. 55 - Modèle de Langmuir………………………………….. 55 - Modèle de Freundlich………………………………… 56 - Modèle de Temkin……………………………………. 57 Conclusion…………………………………………………….. 58 Références du chapitre IV………………………………………………………… 59 Conclusion générale Liste des figures Liste des figures Figure Titre Page Figure I.1 Structure chimique du bleu de méthylène………………………………... 7 Figure II.1 Schéma simplifié représentant le phénomène d’adsorption………………… 13 Figure II.2 Schéma du mécanisme de transport d’un adsorbat au sein d’un grain……. 16 Figure II.3 Les différents types d’isothermes d’adsorption…………………………… 18 Figure II.4 Les étapes de la cinétique d’adsorption…………………………………… 23 Figure III.1 CA en grain (CAG)……………………………………………………….. 33 Figure III.2 CA en tissu (CAT)………………………………………………………… 33 Figure III.3 CA en poudre (CAP)……………………………………………………… 33 Figure III.4 Représentation schématique des différents types de pores………………… 34 Figure III.5 Représentation schématique de la surface interne et externe d’un adsorbant. La surface interne est la surface microporeuse représentée par les parois des micropores……………………………………………. 35 Figure IV.1 Structures chimiques bleu de méthylène………………………………….. 40 Figure IV.2 Spectrophotomètre UV visible……………………………………………. 42 Figure IV.3 pH- métre…………………………………………………………………. 43 Figure IV.4 Centrifigeus……………………………………………………………….. 43 Figure IV.5 Agitateur magnétique chauffant…………………………………………… 44 Figure IV.6 Solution mère du bleu de méthylène………………………………………. 46 Figure IV.7 La courbe d'étalonnage……………………………………………………. 48 Figure IV.8 Influence de la masse sur l’adsorption du BM sur le C.A.P………………. 49 Figure IV.9 Cinétique d'adsorption du BM sur le C.A.P………………………………. 50 Figure IV.10 L'isotherme d'adsorption du BM sur le C.A.P……………………………. 51 Liste des figures Figure IV.11 Influence de l'agitation sur l’adsorption du BM sur le C.A.P……………. 52 Figure IV.12 Influence de la température sur l’adsorption du BM sur le C.A.P………… 53 Figure IV.13 Influence du pH sur l’adsorption du BM sur le C.A.P…………………… 54 Figure IV.14 Modélisation de la cinétique sur l’adsorption du BM sur le C.A.P. Le modèle de pseudo-premier ordre……………………………………... 56 Figure IV.15 Modélisation de la cinétique sur l’adsorption du BM sur le C.A.P. Le modèle pseudo-second ordre………………………………………….. 57 Figure IV.16 Modélisation de la cinétique sur l’adsorption du BM sur le C.A.P. Le modèle d’Elovich……………………………………………………… 58 Figure IV.17 Modélisation de la cinétique sur l’adsorption du BM sur le C.A.P. Le modèle de la diffusion intra-particulaire………………………………. 59 Figure IV.18 Modélisation des isothermes sur l’adsorption du BM sur le C.A.P. Modèle de Langmuir……………………………………………………… 61 Figure IV.19 Modélisation des isothermes sur l’adsorption du BM sur le C.A.P. Modèle de Freundlich…………………………………………………….. 62 Figure IV.20 Modélisation des isothermes sur l’adsorption du BM sur le C.A.P. Modèle de Temkin………………..……………………………………… 63 Liste des tableaux Liste des tableaux Tableau Titre Page I.1 Relation entre la fréquence absorbée et la couleur transmise……………… 5 I.2 Principaux groupes chromophores et auxo-chromes, classés par intensité croissante……………………………….…………………... 6 II.1 Comparaison entre l'adsorption physique et l'adsorption chimique……….. 15 III.1 Caractéristiques des adsorbants utilisés dans l'industrie…………………. 36 IV.1 Caractéristiques physico-chimiques du Bleu de Méthylène....................... 40 IV.2 Caractéristiques physico-chimiques du charbon actif commercial………. uploads/Litterature/ adsorption-memoire.pdf