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R E B U B L I Q UE AL G E R I E N N E DE M O C R A T I Q U E E T PO PU L A I R

R E B U B L I Q UE AL G E R I E N N E DE M O C R A T I Q U E E T PO PU L A I R E MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE ABOU BEKR BELKAID – TLEMCEN FACULTE DES SCIENCES DEPARTEMENT DE CHIMIE Laboratoire de Chimie Inorganique et Environnement MEMOIRE En vue de l’obtention du Diplôme de Magister Spécialité: Chimie Option: Chimie Inorganique et Environnement Thème Elimination des polluants organiques par des argiles naturelles et modifiées Présentée par : Mlle BOUAZZA Fayza Soutenue le / 01 / 2012, devant le jury composé de : Président Mr ABDERRAHIM Omar Maître de conférences à l’Université de Tlemcen Examinateurs Mme MOKHTARI Malika Mme LOUHIBI Samira Mme SID LAKHDAR Esma Professeur à l’Université de Tlemcen Maître de conférences à l’Université de Tlemcen Maître de conférences à l’Université de Tlemcen Rapporteur Mr BENGUELLA Belkacem Maître de Conférences à l’Université de Tlemcen REMERCIMENTS Ce travail a été effectué au laboratoire de chimie inorganique et Environnement du Département de chimie, Faculté des Science de l’’Université de Tlemcen, sous la direction de Mde Mokhtari Malika, professeur à l’université de Tlemcen. J’adresse mes remerciements au Monsieur Belkacem BENGUELLA, pour m’avoir encadré et conseillé pendant toute la réalisation de ce travail. Son aide appréciable, ses encouragements qui m’ont permis d’avancer dans l’élaboration de ce travail et à qui je témoigne ma profonde reconnaissance. J’adresse mes vifs remerciements à Madame Malika MOKHTARI, Professeur à l’université d’Abou Bekr Belkaid de Tlemcen de m’avoir fait l’honneur de juger ce travail. J’exprime mes respectueux remerciements à Monsieur ABDERRAHIM Omar Maître de conférences à l’Université d’Abou Bekr Belkaid de Tlemcen qui me fait un grand honneur en acceptant de présider le jury de ce travail. Je remercie vivement  Madame Esma SID LAKHDAR, maitre de conférences à l’Université d’Abou Bekr Belkaid de Tlemcen,  Madame Samira LOUHIBI, Maitre de conférences à l ’Université d’Abou Bekr Belkaid de Tlemcen, D’avoir honoré de leurs présences en acceptant d’examiner et de juger ce travail. Je tiens à remercier Monsieur Fouad GANFOUD, Maitre assistant à l’université de Tlemcen pour ses conseils, son aide et à qui je présente mes remerciements et mes considérations les plus distinctes. DEDICACES A mes parents qui m’ont soutenu tout au long de mes études. A mes sœurs A mes frères A mes belles sœurs A ma nièce « lina » A tous mes amis A « asma , taiba , hafida » Sommaire INTRODUCTION GENERALE………………………………………........…... 1 CHAPITRE I : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE I. ARGILE………………………………………………………………………...... 3 I.1. Généralités…………………………………………………………………. 3 I.2. Les types de minéraux argileux…………………………………………...... 4 I.3 Structure de minéraux argileux…………………………………………….... 6 I.4. Propriétés des minéraux argileux………………………………………….... 7 I.4.1. Charge des surfaces argileuses……………………………………..……. 7 I.4.2. Capacité d’échange cationique……………………………………….... 8 I.4.3. Surface spécifique……………………………………………………… 9 I.5. Utilisation des argiles dans le domaine de l’environnement……………….. 9 II.BENTONITE…………………………………………………………………...... 9 II.1. Origine de la Bentonite…………………………………………………..…. 9 II.2. Propriétés des bentonites……………………………………………........... 10 II.3. Structure cristalline du feuillet élémentaire…………………………............ 10 II.4. Applications de la bentonite……………………………………………….. 11 III. KAOLIN……………………………………………………………..……….... 12 III.1 Généralités…………………………………………………………............ 12 III.2. Structure de la Kaolin…………………………………………………...... 12 III.3. Domaines d’application des kaolins……………………………….. …..... 13 IV. FELDSPATH…………………………………………………………………... 13 IV.1. Généralités ………………………………………………………...……... 13 IV.2. Définition…………………………………………………………... …..... 14 IV.3. Propriétés…………………………………………………………... …..... 14 IV.4. Utilisations………………………………………………………………... 14 V. COLORANTS………………………………………………………………...… 15 V.1. Historique………………………………………………………………...... 15 V.2. Définition……………………...………………………………………...… 15 V.3. Classification des colorants…………………………………………........... 16 V.3.1. Classification chimique……………………………………………...... 17 V.4. Utilisation et application des colorants…………………………………….. 20 VI. PHENOL……………………………………………………………………….. 21 VI.1. Propriétés physiques et chimiques du phénol……………………………... 21 VI.2. Utilisation du phénol………………………………………………... …..... 22 VI.3. Toxicité du phénol…………………………………………………. ……. 22 VI.3.1 Toxicité chez l’homme……………………………………………..... 22 a) Aigue………………………………………………………………............ 22 b) Chronique………………………………………………………….. ……. 23 VI.4. Hygiène et sécurité du travail……………………………………… ……. 23 VI.4.1. Stockage………………………………………………………. ……. 23 VI.4.2. Manipulation………………………………………………….. ……. 23 VI.5. Norme en vigueur…………………………………………………............. 24 VII. PESTICIDES………………………………………………………………...... 24 VII.1 Généralités…………………………………………………………............ 24 VII.2. Classification……………………………………………………………... 25 VII.3. Exemples de pesticides……………………………………………............ 25 VIII. ADSORPTION………………………………………………………………. 27 VIII.1. Définition………………………………………………………………... 27 VIII.2. Les types d’adsorption…………………………………………………... 28 VIII.2.1. L’adsorption physique………………………………………............ 28 VIII.2.2. L’adsorption chimique………………………………………......... 28 VIII.3. Cinétique d’adsorption………………………………………………….. 30 VIII.4. Isothermes d’adsorption…………………………………………............ 31 VIII.4.1. Isotherme de Freundlich……………………………………………. 33 VIII.4.2 Isotherme de Langmuir………………………………………........... 34 CHAPITRE II: TECHNIQUES ET METHODES EXPERIMENTALES I. METHODES D’ANALYSES UTILISEES……………………………………… 35 I.1 Analyse de la composition chimique par spectrométrie de fluorescence X…. 35 I.2. Analyse granulométrique par sédimentation………………………………... 36 I.3. Spectroscopie Infra rouge………………………………………..………….. 37 I.4. Microscopie électronique à balayage……………………………….……….. 37 I.5. Spectroscopie UV-VISIBLE………………………………………..…….… 38 II. ETUDE DE L’ADSORPTION DES POLLUANTS SUR LES ARGILES…….. 39 II.1. Cinétique d’adsorption………………………………………………..….… 40 CHAPITRE III : RESULTATS ET DISCUSSIONS I. CARACTERISATION PHYSICO-CHIMIQUES DES ARGILES…..……...….. 41 II. ADSORBATS…………………….………………………….……………….… 49 II.1 Propriétés spectrophotométries des adsorbats………………………………. 49 III. LES CINETIQUES D’ADSORPTION DES ADSORBATS SUR LES ARGILES…………………………………………………………………………... 55 III.1. Influence de la température…………………………………………...….... 61 III.2 Influence de la vitesse d’agitation………………………………….............. 71 IV. DETARMINATION DES PARAMETRE THERMODYNAMIQUES D’ADSORPTION DES ADSORBATS SUR LES ARGILES………………...… 78 V. DETERMINATION DES CONSTANTES DE VITESSE D’ADSORPTION DES ADSORBATS SUR LES ARGILES……………………………………….... 83 VI.DETERMINATION DES COEFFICIENTS DE DIFUSION D’ADSORPTION DES ADSORBATS SUR LES ARGILES………………..….... 94 VI.1 Modèles diffusionnels……………………………………………………... 94 a) Diffusion externe……………………………………………………….…... 95 b) Diffusion intraparticulaire ……………..…………………………………..... 98 CONCLUSION GENERALE……………………………………………………… 106 Références bibliographiques……………………………………………………….. 108 LISTE DES FIGURES CHAPITRE I : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE Figure 1 : Eléments structuraux des argiles : les tétraèdres………….….. 4 Figure 2 : Eléments structuraux des argiles : les tétraèdres……………... 5 Figure 3 : Agencement des tétraèdres et des octaèdres……………….… 5 Figure 4 : Structure octaédrique et tétraédrique des couches d’argiles…. 7 Figure 5 : Structure d’une montmorillonite…………………………....... 11 Figure 6 : Représentation de l’espace interfoliaire entre deux feuillets de montmorillonite ……………………………………..…..... 11 Figure 7 : Structure de la kaolinite……………………………...……..... 13 Figure 8 : Azobenzène………………………………………………...… 17 Figure 9 : Anthraquinone………………………………………………… 18 Figure 10 : Indigo………………………………………………………… 18 Figure 11 : Xanthène……………………………………………………... 19 Figure 12 : pigment synthétique………………………………………….. 19 Figure 13 : Ortho nitro phénol …………………………………………… 19 Figure 14 : vert Basique ………………………………………………….. 20 Figure 15 : L’isoproturon ………………………………………………... 26 Figure 16 : Le diméthomorphe…………………………………...………. 26 Figure 17 : L’amitrole ……………………………………………………. 27 Figure 18 : Représentation schématique des phénomènes de transport, de transfert et d'interactions dans une structure poreuse ………... 28 Figure 19 : Classification des isothermes selon B.E.T ............................... 32 CHAPITRE III: RESULTATS ET DISCUSSIONS Figure 1: Spectres infra rouge des argiles utilisées…………………… 44 Figure 2 : Spectre des éléments present sur la surface externe de la bentonite par EDX…………………………………………… 45 Figure 3: spectre des éléments présent sur la surface externe de Kaolin par EDX……………………………………………………… 46 Figure 4: spectre des éléments présent sur la surface externe de Feldspath par EDX…………………………………………… 47 Figure 5: spectre des éléments présent sur la surface externe de pesticide par EDX…………………………………………… 48 Figure 6 : Détermination de λmax du Phénol…………………………….. 50 Figure 7 : Détermination de λmax du Rouge Bimacide………………… 50 Figure 8 : Détermination de λmax du Bleu Bimacide……………………. 50 Figure 9 : Détermination de λmax du Jaune Dianix……………………… 51 Figure 10 : Détermination de λmax du Bleu Dianix……………………….. 51 Figure 11 : Détermination de λmax du Méthonate………………………… 51 Figure 12 : Courbe d’étalonnage du phénol……………………………… 52 Figure 13 : Courbe d’étalonnage du Rouge Bimacide…………………… 53 Figure 14 : Courbe d’étalonnage du Bleu Bimacide…………………… 53 Figure 15 : Courbe d’étalonnage du Jaune Dianix……………………….. 54 Figure 16 : Courbe d’étalonnage du Bleu Dianix……………………….... 54 Figure 17 : Courbe d’étalonnage du Méthonate………………………….. 55 Figure 18 : Cinétique d’adsorption du Phénol sur les argiles utilisées…… 55 Figure 19 : Cinétique d’adsorption du Rouge Bimacide sur les argiles utilisées……………………………………………………….. 56 Figure 20 : Cinétique d’adsorption du Bleu Bimacide sur les argiles utilisées……………………………………………………...... 56 Figure 21 : Cinétique d’adsorption du Jaune Dianix sur les argiles utilisées……………………………………………………….. 56 Figure 22 : Cinétique d’adsorption du Bleu Dianix sur les argiles utilisées……………………………………………………….. 57 Figure 23 : Cinétique d’adsorption du Méthonate sur les argiles utilisées.................................................................................... 57 Figure 24 : variation du pH du Rouge Bimacide en présence des argiles utilisées……………………………………………………….. 59 Figure 25 : variation du pH du Rouge Bimacide en présence des argiles utilisées……………………………………………………….. 59 Figure 26 : Evaluation du pH du Bleu Bimacide en présence des argiles utilisées……………………………………………………….. 59 Figure 27 : Evaluation du pH du Jaune Dianix en présence des argiles utilisées……………………………………………………….. 60 Figure 28 : Evaluation du pH du Bleu Dianix en présence des argiles utilisées……………………………………………………….. 60 Figure 29 : Evaluation du pH du Méthonate en présence des argiles utilisées……………………………………………………….. 60 Figure 30 : Evaluation du pH d’une eau distillée exempte de polluant en présence des argiles utilisées…………………………………. 61 Figure 31 : Effet de la température sur les cinétiques d’adsorption du Phénol sur la bentonite……………………………………….. 62 Figure 32 : Effet de la température sur les cinétiques d’adsorption du Phénol sur le kaolin………………………………………….. 63 Figure 33 : Effet de la température sur les cinétiques d’adsorption du Phénol sur le feldspath……………………………………….. 63 Figure 34 : Effet de la température sur les cinétiques d’adsorption du Rouge Bimacide sur la bentonite…………………………….. 63 Figure 35 : Effet de la température sur les cinétiques d’adsorption du Rouge Bimacide sur le kaolin……………………………… 64 Figure 36 : Effet de la température sur les cinétiques d’adsorption du Rouge Bimacide sur le feldspath…………………...……… 64 Figure 37 : Effet de la température sur les cinétiques d’adsorption du Bleu Bimacide sur la bentonite…………………………….. 64 Figure 38 : Effet de la température sur les cinétiques d’adsorption du Rouge Bimacide uploads/Litterature/ elimination-des-polluants-organiques-par-des-argiles-naturelles-et-modifiees-pdf.pdf