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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 Mustapha Stambouli de Mascara Faculté des Sciences Exactes Département de Chimie MEMOIRE DE FIN D’ETUDE Pour l’obtention du diplôme de Master en Chimie Spécialité : Chimie macromoléculaire Thème L’adsorption de méthyle orange par un nanocomposite à base de PANI et le noir de charbon Présenté par : Nom : BOUSLAMA Prénom : Chaimae Nom : BELKAHLA Prénom : Asmaa khadidja Jury de soutenance : Président Dr Y.Ghillal MCB .Université. Mustapha Stambouli Mascara Examinateur Dr O.Ouldmoumna MCA .Université. Mustapha Stambouli Mascara Examinateur Dr H.Mekkaoui MCB .Université. Mustapha Stambouli Mascara Encadreur Dr. Daikh Samia MCB Université. Mustapha Stambouli Mascara Remerciement Tout d’apord je dois remercier ALLAH le tout puissant de nous avoir donné la force et la patience pour réaliser ce travail. Ce travail a été effectué au sein du Laboratoire de Chimie Organique, Macromoléculaire et des Matériaux à l’Université MUSTAPHA STAMBOULI DE MASCARA. Nous tenons à remercier égalment Pr YAHIAOUI Ahmed, porefesseur à l’université Mustapha Stambouli de Mascara et doyen de la faculté de la Science Exactes. Notre encadreur Mme.daikh samia, d’avoir accepté d’encadrer notre mémoire. Son aide, ses encouragements et sa pleine disponibilité. On adresse aussi nos plus vifs remerciemments à : Mmme Ghillal.Yamina Dr de l’Université. Mustapha Stambouli Mascara qui nous à fait l’honneur de juger ce travail et présider ce jury de ce mémoire. Mmme Ouldmoumna. Oumria Dr l’Université. Mustapha Stambouli Mascara qui nous à fait l’honneur d’examiner notre travail. Mmme Mekkaoui. Houria Dr l’Université. Mustapha Stambouli Mascara qui nous à fait l’honneur d’examiner notre travail. Nous tenons également à remercier Dr BELARDJA Mohamed Sif Eddine pour son aide et ces conseils efficaces. Nous remercions tous nos enseignants durant toute notre formation et tout le personnel administratif de l’université, sans oublier les techniciens de laboratoire pour leur aide, et leurs précieux conseils. Nous remercions vivement nos familles BELKAHLA et BOUSLAMA pour leur aide matérielle et morale durant toute la période de préparation. Nous tenons enfin à remercier tous qui on participé de près ou de loin à la réalisation de ce modeste travail. Dédicaces Du profond de mon cœur, je dédie ce travail à tous ceux qui me sont chers, A mes très chers parents qui je l’aime, Ma mère qui a tout sacrifié pour notre bonheur qui m’a toujours été d’un grand soutien moral, par ses encouragements, mon père qui était un soutien pour moi et qui m’a toujours encouragé à poursuivre mes études . *A Toutes mes sœurs *A mes chères frères : AYOUB et MOHAMED *A mes amies fidèles: ZINEB, CHAIMA, KHADIDJA *A mon très cher binôme qui je l’aime : KHADIDJA Chaimae Dédicaces Je dédie ce mémoire A celui qui était toujours présent pour m’encourager à aller vers le mieux et le meilleur, à mon cher Père. A celle qui a toujours attendu ma réussite, à mon vaste abri d’amour et de tendresse, à Ma chère mère. A mon frère : SALAH A ma meileur ami : YASSMINE A tous mes amis de promotion Master 2022, A ma binôme CHAIMAE Que toute personne m’ayant aidé de près ou de loin, trouve ici l’expression de ma reconnaissance. Khadidja Remerciement Dédicace Dédicace Liste des figures Liste des tableaux Liste des abréviations Introduction générale…………………………………………………………………………01 Références bibliographique CHAPITRE I : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE I. Polymères conducteurs ………………………………...……………………06 I.1. Généralité sur les polymères conducteurs …………………………………………….....06 I.2. Définition des polymères conducteurs …………………………………………………..06 I.3. Classification des polymères conducteurs ……………………………………………….06 I.4. Type de polymères conducteurs …………………………………………………………07 I.4.1. Polymère conducteur électronique ………………………………………….............07 I.4.1.1. Polymères conducteurs extrinsèques (PCE) ……………………………………….07 I.4.1.2. Polymères conducteurs intrinsèques (PCI) …………………….…………………..08 I.4.2. Polymères conducteurs ioniques ………………………………………………........08 I.5. Synthèse des polymères conducteurs ……………………………………………………08 I.5.1. Synthèse par voie chimique …………………………………………………………08 I.5.2. Synthèse par voie électrochimique …………………………………………….........09 II.1. Poly aniline (PANI) parmi les polymères conducteurs .……………….…09 I.1.1 Polymére : Poly aniline ……………………………………………………………..09 II.2. Structure de la poly aniline ……………………………………………………………10 II.3. Applications de la poly aniline …………………………………………………………10 III. Les charbons actifs …………………………………………………………………….11 III.1.Généralités sur les charbons actifs ……………………………………………………..11 III.2. Classification de charbon actif ………………………………………………………...12 III.2.1.Charbons actifs en poudre ………………………………………………………...12 III.2.2.Charbons actifs en grains ………………………………………………....12 IV. Les nano composites ……………………………………………………………………12 IV.1.Classification des nano composites …………………………………………………….13 IV.1.1. Classification selon la matrice ………………………………………………….....13 IV.1.2. Classification selon la charge ……………………………………………………..13 IV.2. Procédés de fabrication de nano composites …………………………………………..15 IV.2.1. Polymérisation in situ ……………………………………………………………..15 IV.2.2. Mélange en solution ……………………………………………………………….15 IV.2.3. Mélange à l’état fondu …………………………………………………………….16 IV.3. Mise en œuvre de nano composites ……………………………………………………16 IV.3. Les propriétés des nano composites …………………………………………………...17 IV.3.1. Comportement mécanique des nano composites ………………………………….17 IV.3.2. Comportement élastique …………………………………………………………..18 IV.3.3. Evolution du comportement à la rupture des nano composites lamellaires ……….18 IV.3.4. Propriétés barrière à la migration de petites molécules …………………………...19 IV.3.5. Comportement thermique ………………………………………………………..19 IV.4. Application des nano composites ……………………………………………………20 V.L’adsorption……………………………………………………………………………....20 V.1.Définition ………………………………………………………………………………..20 V.2. Types d'adsorption ……………………………………………………………………...21 V.2.1. physisorption ………………………………………………………….……………21 V.2.2. chimisorption ……………………………………………………………………….21 V.3. Mécanisme d’adsorption ………………………………………………………………..22 V.4. Les différents types des isothermes d'adsorption ……………………………………….22 V.4.1. Les isotherme de type I …………………………………………………….............23 V.4.2. Isotherme de type II ………………………………………………………………..23 V.4.3. Isotherme de type III ……………………………………………………………….23 V.4.4. Isotherme de type IV ……………………………………………………………….23 V.4.5. Isotherme de type V ………………………………………………………………..23 V.4.6. Isotherme de type VI …………………………………………………….................23 V.5. Modèle d’isotherme …………………………………………………………….............23 V.5.1. Isotherme de Langmuir …………………………………………………………….24 V.5.2. Isotherme de Freundlich ……………………………………………………………24 V.6. Cinétique d’adsorption …………………………………………………………….……25 V.6.1. Cinétique de premier ordre ………………………………………………………....25 V.6.2. Cinétique de second ordre ………………………………………………………….25 VI. Les colorants …………………………………….………..……………………….........25 VI.1. Définition ………………………………………………………………………………25 VI.2. Classification des colorants ……………………………………………………………27 VI.2.1. Classification chimique …………………………………………………………...27 VI.2.1.1. Les colorants azoïques …………………………………………………………...27 VI.2.1.2. Les colorants triphénylméthanes ………………………………………………...27 VI.2.1.3. Les colorants indigoïdes ……………………………………………………........28 VI.2.1.4. Les colorants xanthènes ………………………………………………………….28 VI.2.1.5. Les colorants phtalocyanines …………………………………………………….28 VI.2.1.6. Les colorants nitrés et nitrosés …………………………………………………...28 VI.2.2. Classification tinctoriale …………………………………………………………..28 VI.2.2.1. Les colorants acides ou anioniques ……………………………………………...28 VI.2.2.2. Les colorants basiques ou cationiques …………………………………………..29 VI.2.2.3. Les colorants développés ou azoïques insolubles ……………………………….29 VII. Méthyle orange …………………...…………………………………………………....29 VII.1. Définition ………………………………………………………………………… ….29 VII.2. Caractéristiques physiques et chimiques du méthyle orange …………………………30 VII.3. Techniques d’élimination des colorants ………………………………………………30 VII.3.1. Le traitement biologique ………………………………………………………….30 VII.3.2. Le traitement chimique …………………………………………………………...30 VII.3.3. Elimination par adsorption ………………………………………………………..31 Références bibliographiques CHAPITRE II : MATERIELS ET METHODES II. Introduction ………………………………………………………………………………36 II.1. Produits utilisés ................................................................................................................. 36 II.2. Synthèses effectueés ......................................................................................................... 36 II.2.1. Activation le charbon actif ........................................................................................ 36 II.2.2. Synthèse de nanocomposite (PANI/CA) ................................................................... 36 II.2.3. Méthode de dosage ................................................................................................... 37 II.2.4. Analyse de solution mère .......................................................................................... 37 II.2.5. Préparation des solutions étalons ………………………………………………..... 37 II.2.6. Elimination de méthyle d’orange .............................................................................. 38 II.3. Téchnique d’analyse et caractérisation utilisée .............................................................. 38 II.3.1. Techniques de caractérisation structurale .................................................................. 38 II.3.1.1. Spectroscopie infrarouge à transformée de fourier (IRTF) .................................... 39 II.3.1.2.1. Principe ................................................................................................................ 39 II.3.1.2. Spectrophotométrie ultra-violet /visible Principe ................................................... 40 Références bibliographiques CHAPITR III : RESULTATS ET DISCRIPTIONS III.1. Introduction ................................................................................................................... 43 III.2. Caractérisation de nanocomposite ( PANI/AC) ............................................................. 43 III.2.1. Caractérisations par Spectroscopie IR ..................................................................... 43 III.2.2.Caractérisation par spectroscopie UV-Visible…………..……………………………44 III. 3. Influence des paramètres d’adsorption ......................................................................... 45 III.3.1. Influence du temps d’adsorption ............................................................................ 45 III.3.2. Influence du PH d’adsorption .................................................................................. 46 III.3.2. Influence de la concentration en MO ...................................................................... 46 III.4. Modélisation des isothermes d’adsorption de méthyle orange ....................................... 47 III.5. Cénitique d’adsorption ................................................................................................... 48 III.6. Détermination de taux d’adsorption……………………………………………..…… .50 Références bibliographie Conclusion Générale …………………………………………………………………………53 LISTE DES FIGURES : CHAPITRE I : ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE Figure I.1. Structure de la poly aniline …………………………………………………09 Figure I.2. Structure de polyaniline n+m=1,x=dégrée de polymérisation ..………..10 Figure I.3. Structure du charbon actif……………………………………………………… 11 Figure I.4. Charbon actif en poudre ……………………………………………………11 Figure I.5. Charbon actif en grains …………………………………………………….11 Figure I.6. Nano charge : à 1 dimension ……………………………………………….14 Figure I.7. Nano charge : à 2 dimensions ……………………………………………….14 Figure I.8. Nano charges : à 3 dimensions ………………………………………………14 Figure I.9. Principe de polymérisation in situ d’un nano composite lamellaire …………..15 Figure I.10. Elaboration de nano composites par voie direct en solution ………………..16 Figure I.11. Elaboration de nano composites par voie directe en masse ………………….16 Figure I.12. Différentes morphologies des nano composites à base d’argiles lamellaires ….17 Figure I.13. Tortuosité du trajet des molécules diffusant à travers d’un filme de nano composites…………………………………………………………………………………….19 Figure I.14. Schéma de l’adsorption physique ………………………………………… 21 Figure I.15. Les différentes étapes possibles de l’adsorption …………………………….22 Figure I.16. Différents types d’isothermes d’adsorption des gaz selon IUPAC …………22 Figure I.17.Structure des colorants azoïques………………………………………………26 Figure I.18. Structure des colorants xanthènes ………………………………………..27 Figure I.19. Structure des colorants phtalocyanines …………………………………....27 Figure I.20. Structure des colorants triphénylméthanes ……………………………………28 Figure I.21. Structure d’un colorant nitrés et nitrosés ………………………………28 Figure I.22. La structure de MO ………………………………………………………….…29 CHAPITRE II : MATERIELS ET METHODES FigureII.1 : Représentation de la courbe d’étalonnage déterminée ………………….37 Figure II.2: Schéma du dispositif expérimental utilisé pour les opérations d’adsorption.38 Figure II.3 : Schéma de principe de l’analyse par spectroscopie d’absorption infrarouge.39 Figure II.4 :Principe du spectrophotomètre UV-visible ………………………………….…40 CHAPITR III : RESULTATS ET DESCRIPTIONS Figure III.1 : Spectre infra rouge de PANI ,CA, PANI / CA……………………………….44 Figure III.2 : Spectres UV-vis des nanocomposites PANI , PANI / CA…………………..44 Figure III.3 : Evolution de la quantité de MO adsorbée en fonction du temps de contact...45 Figure III.4 : Effet du pH d’adsorption…………………………………………….……….46 Figure III.5 : Isotherme d’adsorption effet de concentration……………………….…….....47 Figure III.6 : L’isotherme linéaire d’adsorption représente le modèle de Langmuir. ……...47 Figure III.7 : L’isotherme linéaire d’adsorption représente uploads/Litterature/ memoire-sm-chimie1.pdf