Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE MENTOURI DE CONSTANTINE FACULTE DES SCIENCES EXACTES DEPARTEMENT DE CHIMIE No d’ordre : Série : MEMOIRE PRESENTE POUR OBTENIR LE DIPLOME DE MAGISTER EN CHIMIE OPTION : CHIMIE ANALYTIQUE, PHYSIQUE ET ENVIRONNEMENT Par Amel ALOUI Ingénieur d’état en chimie industrielle option : Génie chimique. Soutenu le :…/…/2010 Devant le jury : Président : A.BOULKAMEH Prof. Université Mentouri de Constantine Rapporteur : A.ZERTAL Prof. Université Mentouri de Constantine Examinateurs : M.MALOUKI M.C. Université Mentouri de Constantine W.KAABAR M.C. Université Mentouri de Constantine Remerciements Cette thèse a été réalisée au laboratoire de la cristallographie, équipe de la réhabilitation des écosystèmes et développement durable (REDD) de l’Université Mentouri de Constantine et dans les laboratoires 1 et 2 au troisième étage du nouveau bloc de recherche cis à Chaab-Erssas. Je remercie très vivement Madame Rachida ASABA, Professeur au département de chimie de l’Université Mentouri - Constantine et directrice du LREDD pour m’avoir accueilli dans son laboratoire et avoir permis que les portes me soient toujours ouvertes pour réaliser ce travail de thèse. Je tiens à remercier mon directeur de thèse, Monsieur Abdennour ZERTAL, Professeur au département de chimie de l’Université Mentouri - Constantine pour les conseils et l’aide qu’il m’a apporté au cours de cette thèse sans lesquels je n’aurai pu mener à bien ce travail. Qu’il soit assuré ici de mon entière gratitude pour tout ce qu’il a fait pour moi au cours de cette année que j’ai passé au sein de son équipe et aussi pour ses qualités humaines, sa patience, ces compétences, et sa façon de parvenir à intégrer une étudiante de chimie industrielle dans un environnement des chimistes. Je suis très reconnaissante à Monsieur Abdelaziz Boulkamh, Professeur au département de chimie de l’Université Mentouri - Constantine pour l’honneur qu’il me fait de présider le jury de cette thèse. Je tiens à exprimer toute ma gratitude à Monsieur Moulay Abderrahmane Malouki, Maître de Conférences au département de chimie de l’Université Mentouri- Constantine d’avoir bien voulu siéger à ce jury. Je suis très honorée de la présence à ce jury de Madame Ouahiba KAABAR, Professeur au département de chimie de l’Université Mentouri – Constantine ; quelle trouve ici le témoignage de ma reconnaissance et l’expression de mes remerciements sincères. Je remercie très chaleureusement Melle Nouzha Bouziane, doctorante et membre de l’équipe, pour toute l’aide qu’elle m’a apportée lors de mes expériences. Merci pour ses conseils qui ont contribué au bon avancement de mes travaux. Merci à Mme Mouna Hamlaoui, doctorante et membre de l’équipe, pour l’aide et le coup de pousse qu’elle m’a donné pendant le démarrage de cette thèse. Je tiens quand même à donner une mention spéciale à mon amie Fatiha Khadraoui pour m’avoir suivi durant toute la durée de recherche. Enfin, au-delà du laboratoire, il y a la vie quotidienne, mon mari, mon fils Ikbel, la famille, les amies surtout Zahia Bouroubi, Ibtissem Bousenoubra, Wassila Raméche, Afaf et Fayrouz, les connaissances, qui ont tous joué, chacun à leur niveau un rôle important et qui ont rendu cette période vraiment inoubliable. SOMMAIRE INTRODUCTION GENERALE 1 Chapitre I : Synthèse bibliographique I. Principes et généralités sur la photocatalyse 3 I.1 La photocatalyse 3 I.1.1 Définitions 3 I.1.2 Mécanisme 3 I.1.3 Paramètres influençant l'activité photo catalytique 5 I.1.3.1 La surface spécifique 5 I.1.3.2 Le pH de la solution 6 I.1.3.3 La concentration initiale en polluant- Modèle de Langmuir - Hinshelwood 6 I.1.3.4 Le flux lumineux 8 I.1.3.La température 8 I.1.3.6 Le rendement quantique 8 I.1.3.7 La cristallinité du catalyseur 9 I.1.4 Catalyseur en suspension - catalyseur supporté 10 I.2 Applications 11 I.2.1 Avantages de la photocatalye 11 I.2.2 Applications photocatalytiques courantes 12 II. Colorants 13 II.1 Introduction 13 II.2 Historique des colorants 14 2.1 Les colorants naturels 14 2.2 Les colorants synthétiques 14 2.3 Classification des colorants textiles 15 2.3.1 Classification chimique 15 a) Colorants azoïques 15 b) Colorants anthraquinoniques 17 c) Colorants indigoïdes 17 d) Colorants xanthene 17 e) Les phtalocyanines 18 f) Colorants nitrés et nitrosés 18 2.3.2 Classification tinctoriale 18 a) Les colorants acides ou anioniques 18 b) Les colorants basiques ou cationiques 19 c) Les colorants de cuve 19 SOMMAIRE d) Les colorants directs 19 e) Les colorants à mordants 19 f) Les colorants réactifs 20 g) Les colorants développés ou azoïques insolubles 20 h) Les colorants dispersés 20 II.3 Toxicité 21 II.4 Photodégradation des colorants azoïques 21 Conclusion 25 Chapitre 2:Techniques expérimentales Introduction 26 2.1 Produits utilisés 26 2.1.1 Substrat 26 2.1.2 Semi-conducteurs 26 2.1.3 Réactifs 26 2.2 Dispositifs expérimentaux 27 2.2.1 Dispositif d’irradiation 27 a) Irradiation polychromatique 27 b) Irradiation en lumière solaire 29 2.3 Préparation des solutions 29 2.4. Méthodes d’analyse 29 2.4.1 Spectophotométrie d’absorption UV visible 29 2.4.1.1 Loi de Beer –Lambert 29 2.4.2 Chromatographie liquide à haute performance (HPLC) 31 2.4.3 pH-mètrie 31 2.4.4 Eau utilisée 31 Chapitre 3 : photolyse directe du colorant FB 184 par rayonnement solaire et artificiel Introduction 32 3.1 Spectre d’adsorption UV-visible 32 3.2 Irradiation en lumière solaire et à 365 nm 33 3.2.1 Irradiation en lumière solaire 33 3.2.1.1 Effet de la concentration du substrat (été 2009) 33 3.2.1.2 Effet de pH (juillet 2010) 35 3.2.1.3 Dégradation de FB 184 durant les autres saisons de l’année 37 SOMMAIRE a) Effet de la concentration du substrat b) Effet du pH initial 37 39 3.2.2 Irradiation artificielle 41 Conclusion 42 Chapitre 4: Transformation photocatalytique du colorant rouge cibacron 4. 1. Introduction 43 4.2. Adsorption sur le bioxyde de titane 43 4.3. Equilibre d’adsorption 45 4.4. Transformation photocatalytique 45 4.4.1. Etude préliminaire 45 4.4.2. Evolution du spectre UV-visible 47 4.4.2.1. Etude cinétique 48 4.5. Variation du pH au cours de la dégradation 49 4.6. Paramètres affectant la photodégradation 50 4.6 .1. Effet e la concentration initiale de TiO2 50 4.6.2. Influence de la concentration initiale de FB 184 52 4.6.3. Influence de pH 55 4.6.4. Influence du flux lumineux 57 4.6.5. Influence des anions inorganiques en solution 58 a) Effet des chlorures 59 b) Ajout des phosphates 60 c) Ajout des sulfates 61 d) Effet des nitrates 62 4.6.6 Effet de l’addition d’un accepteur d’électron 63 a) Ajout de peroxyde d’hydrogène (H2O2) 63 b) Addition des persulfates de sodium 65 c) Ajout des bromates de potassium 67 4.6.7 Ajout des piégeurs 69 a) Influence des alcools 69 SOMMAIRE b) Effet des hydrogénocarbonates et des carbonates 70 4.6.8 Effet de la nature du semi-conducteur 72 Conclusion 75 CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES 76 REFERENCES 79 INTRODUCTION GENERALE 1 INTRODUCTION GENERALE L’eau couvre les deux tiers de la terre dont elle a façonné la surface, déterminé le climat et conditionné l’évolution. Elle représente une masse colossale de 1.5 1015 Kt dont 97.4 % se trouvent mobilisées dans les océans. Les eaux superficielles des lacs et des cours d’eau représentent une des fractions accessibles aux besoins de l’homme. Depuis plusieurs décennies, de nombreux phénomènes, liés à l’activité humaine, concourent à multiplier ces besoins et à compliquer leur gestion ; accroissement démographique et urbanisation, développement industriel etc. La pollution des eaux est devenue une réalité incontestable ; à la pollution biologique classique des cours d’eau liée pour l’essentiel aux rejets urbains, s’est ajoutée une pollution industrielle qui n’a cessé de croître et de se diversifier depuis le siècle dernier pour représenter de nos jours, un des aspects les plus déterminants de la dégradation du milieu naturel. En Algérie, on assiste depuis le boom industriel des années 70 et l’urbanisation active qu’il a entraînée, à une pollution importante et croissante des cours d’eau, aggravée par l’absence de traitement des rejets urbains et industriels. L’industrie textile est l’une des cibles favorites des mouvements écologistes qui lui rapprochent d’être particulièrement dangereuse pour l’environnement aquatique. Il est vrai qu’actuellement 700.000 tonnes de composés organiques sont produites annuellement et plus de 100.000 différents types de colorants sont disponibles sur le marché. Les colorants azoïques constituent l’une des plus grandes classes des colorants textiles. Le traitement des eaux usées a recours à plusieurs méthodes pour éliminer les colorants présents dans la phase liquide. Parmi celles-ci, figurent l’oxydation thermique et catalytique avec récupération possible de chaleur, l’adsorption sur charbon actif, la séparation par membrane, les technologies à plasma ainsi que le traitement biologique par boues activées. Toutefois, certains composés récalcitrants ou faiblement biodégradables, résistent à ces techniques classiques d’élimination. Ceci a conduit la communauté de recherche à l’échelle internationale à développer d’autres procédés de substitution plus efficaces, peu énergivores et économiquement INTRODUCTION GENERALE 2 abordables. Les techniques photochimiques, en particulier la photocatalyse, représentent une alternative d’oxydation de polluants organiques contenus en faibles quantités dans l’eau. L’objectif de ce travail est de contribuer à l’étude d’un procédé de dégradation photocatalytique d’un colorant azoïque réactif, à savoir le rouge cibacron FB 184, à l’échelle de laboratoire en phase liquide et en présence de fines particules d’oxyde de titane (TiO2). Dans le premier chapitre, nous rappelons le principe de la photocatalyse, les divers paramètres affectant ce procédé ainsi que l’historique sur les colorants et ces classifications. Nous rapportons aussi une uploads/Litterature/ alo5821-colorant-pdf.pdf