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اﻟﺠﻤﮭﻮرﯾﺔ اﻟﺠﺰاﺋﺮﯾﺔ اﻟﺪﯾﻤﻘﺮاطﯿﺔ اﻟﺸﻌﺒﯿﺔ République Algérienne Démocratique et P

اﻟﺠﻤﮭﻮرﯾﺔ اﻟﺠﺰاﺋﺮﯾﺔ اﻟﺪﯾﻤﻘﺮاطﯿﺔ اﻟﺸﻌﺒﯿﺔ République Algérienne Démocratique et Populaire وزارة اﻟﺘﻌﻠﯿﻢ اﻟﻌﺎﻟﻲ و اﻟﺒﺤﺚ اﻟﻌﻠﻤﻲ Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche scientifique Université Mohamed Khider – Biskra Faculté des Sciences et de la technologie Département : Chimie Industrielle Ref :……………… ﺟﺎﻣﻌﺔ ﻣﺤﻤﺪ ﺧﯿﻀﺮ ﺑﺴﻜﺮة ﻛﻠﯿﺔ اﻟﻌﻠﻮم و اﻟﺘﻜﻨﻮﻟﻮﺟﯿﺎ ﻗﺴﻢ:اﻟﻜﯿﻤﯿﺎء اﻟﺼﻨﺎﻋﯿﺔ اﻟﻤﺮﺟﻊ: ……….. Thèse présentée en vue de l’obtention Du diplôme de Doctorat en sciences en : Chimie Industrielle Option : Génie Chimique Etude Expérimentale et Modélisation de l’effet du sel sur l’équilibre liquide-liquide des systèmes ternaires (Eau + Acide Acétique + Solvant) Présentée par : AIDAOUI Ahleme épouse LOUDJANI Soutenue publiquement le 11/10/2018 Devant le jury composé de : Mr. KORICHI Mourad Pr Président Université de Ouargla Mr. HASSEINE Abdelmalek Pr Directeur de thèse Université de Biskra Mr. MADANI Hakim MCA Examinateur Université de Batna Mr. MERZOUGUI Abdelkrim MCA Examinateur Université de Biskra Dédicace A mes chers PAPA et MAMAN Je vous dédie cette thèse qui concrétise votre rêve le plus cher grâce à vous je deviens Docteure. A mon cher Mari ABDELLATIF Tu m’as toujours soutenu, compris et réconforté tu es et tu resteras toujours ma source d’inspiration. A mon rayon de soleil qui éclaire ma vie FARAH et ABDERRAHMENE J’espère que ma thèse sera pour vous une source de fierté, que Dieu vous garde et protège. A toutes mes Sœurs et Frères Et tous les membres de ma famille surtout Rayhan et le petit ange Nuh Jugurtha. Et à tous ceux que ma réussite leur tient à cœur. Remerciements Au Nom D’Allah, Le Clément, Le Miséricordieux, Le tout puissant pour la santé, la patience et la force de mener à bien ce modeste travail. Je tiens à remercier vivement Monsieur HASSEINE Abdelmalek professeur à l’Université de Biskra pour la confiance qu’il m’a témoignée en acceptant la direction scientifique de mes travaux. Je lui suis reconnaissante de m’avoir fait bénéficier tout au long de ce travail de sa grande compétence, de son dynamisme, et de son efficacité certaine que je n’oublierai jamais. Son goût profond pour une science claire et rigoureuse restera pour moi un exemple. Je suis très honorée que Messieurs KORICHI Mourad professeur à l’Université de Ouargla, MADANI Hakim Maître de conférence à l’Université de Batna, MERZOUGUI Abdelkrim et NEDJAR Zohir Maîtres de conférence à l' université de Biskra d’avoir accepté d’être membres de jury. Merci pour les remarques, suggestions et critiques qui m’ont permis d’améliorer le contenu tout en me donnant de nouvelles voies de recherche pour l’avenir. Mes sincères remerciements et ma gratitude vont aussi à Monsieur DEBABECHE Mahmoud professeur à l'Université de Biskra pour avoir accepté de juger ce travail et d’en présider le jury de soutenance. Que vous soyez assuré de mon entière reconnaissance. Que tous ceux qui m’ont aidé de près ou de loin, trouvent ici l’expression de ma gratitude. i Résumé Etude expérimentale et modélisation de l’effet du sel sur l’équilibre liquide-liquide des systèmes ternaires (Eau+Acide Acétique+Solvant) Le travail présent concerne dans un premier temps l’étude de l’effet du solvant sur l’extraction de l’acide acétique à partir des milieux aqueux et pour le deuxième parti l’influence du sel sur les équilibres liquide-liquide. Les solvants utilisés sont le 1-octanol, l’acétate d’éthyle et le dichlorométhane et les sels sont le chlorure de sodium et le sulfate de sodium. Les résultats obtenus en comparant les solvants utilisés (1-octanol, acétate d’éthyle et DCM) montrent que l’effet du solvant augmente avec sa polarité et c’est le cas pour le 1-octanol. L’effet de NaCl et Na2SO4 sur l’équilibre liquide-liquide des systèmes à une température ambiante de 20°C et une pression atmosphérique, est étudié expérimentalement dans ce travail. Les fractions massiques des sels dans le mélange global sont 5%, 10% et 20%. Il a été remarqué que l’équilibre entre phases est modifié en faveur de la phase extrait et le « Salting-out » dans le cas du Na2SO4 est le plus important que celui du NaCl. A partir des résultats expérimentaux, on peut conclure que lorsqu’on augmente le pourcentage du sel dans la solution aqueuse, l’équilibre entre phases est modifié en faveur de la phase extraite. La fiabilité des données expérimentales obtenues a été vérifiée avec succès par l’application des corrélations d’Othmer-Tobias et Hand. Les résultats expérimentaux ont été également exploités pour calculer des nouveaux paramètres d’interaction solvant-solvant et solvant-sel pour le modèle ELECNRTL en utilisant Aspen plus et ce modèle donne des meilleurs prédictions. Mots clés: Equilibre liquide-liquide, Acide Acétique, l’effet du sel, salting-out, ELECNRTL model. ii Abstract Experimental and modeling study of the salting effect on the liquid liquid equilibrium of ternary systems (Water+ Acetic Acid+ Solvent) The present work concerns firstly the study of the effect of the solvent on the extraction of acetic acid from aqueous solutions and for the second part the influence of salt on the liquid-liquid equilibrium. The solvents used are 1-octanol, ethyl acetate and dichloromethane and the salts are sodium chloride and sodium sulfate. The results obtained by comparing the extractive capacity of used solvents (1-octanol, ethyl acetate and DCM) show that the effect of the solvent increases with its polarity and this is the case for 1-octanol. The effect of NaCl and Na2SO4 on the liquid-liquid equilibrium of systems at an ambient temperature of 20 ° C and atmospheric pressure is studied experimentally in this work. The mass fractions of the salts in the overall mixture are 5%, 10% and 20%. It is noted that the equilibrium between phases is modified in favor of the extracted phase and the "Salting-out" in the case of Na2SO4 is the most important that of NaCl. From the experimental results, it can be concluded that when increasing the percentage of salt in the aqueous solution, the equilibrium between phases is modified in favor of the extracted phase. The reliability of the experimental data obtained has been verified successfully by the application of the correlations of Othmer-Tobias and Hand. The experimental results were also used to calculate new solvent - solvent and solvent - salt interaction parameters for the ELECNRTL model using Aspen plus and this model gives better predictions. Key-words: Liquid-Liquid Equilibrium, Acetic Acid, salting effect, salting-out, ELECNRTL model. iii ﺺ ﻣﻠﺨ دراﺳﺔ ﺗﺠﺮﯾﺒﺔ و ﻧﻤﻮذﺟﯿﺔ ﻟﺘﺄﺛﯿﺮ اﻟﻤﻠﺢ ﻋﻠﻰ ﺗﻮازن ﺳﺎﺋﻞ-ﺳﺎﺋﻞ ﻟﻸﻧﻈﻤﺔ اﻟﺜﻼﺛﯿﺔ )ﻣﺎ ء +ﺾ اﻟﺨﻞ ﺣﻤ+ﻣﺬﯾﺐ( ﯾﺘﻌﻠﻖ ھﺬا اﻟﻌﻤﻞ أ وﻻ ﺑﺪ راﺳﺔ ﺗﺄﺛﯿﺮ اﻟﻤﺬﯾﺐ ﻋﻠﻰ ص اﺳﺘﺨﻼ ﺾ ﺣﻤ اﻷﺳﯿﺘﯿﻚ ﻣﻦ اﻟﻮﺳﻂ اﻟﻤﺎﺋﻲ و ﻨﺴﺒﺔ اﻣﺎ ﺑﺎﻟ ﻟﻠﺠﺰ ء ﻧﻲ ﺜﺎ اﻟ د راﺳﺔ ﺗﺄﺛﯿﺮ اﻟﻤﻠﺢ ﻋﻠﻰ اﻟ ﺘﻮا زن ﺳﺎﺋﻞ-ﺳﺎﺋﻞ .اﻟﻤﺬﯾﺒﺎت اﻟﻤﺴﺘﺨﺪﻣﺔ ھ ﻲ 1 - ،ﻧﻮل ﻛﺘﺎ أ و أﺳﯿﺘﺎت اﻹﯾﺜﯿﻞ ﻨﺎﺋﻲ وﺛ ﻛﻠﻮ ر و ﻣﯿﺜﺎن ﻨﺴﺒﺔ ﻟ أﻣﺎ ﺑﺎﻟ ﻸﻣﻼح اﻟﻤﺴﺘﺨﺪﻣﺔ ھﻲ ﻛﻠﻮرﯾﺪ اﻟﺼﻮدﯾﻮم وﻛﺒﺮﯾﺘﺎت اﻟﺼﻮدﯾﻮم. أظﮭﺮت ﻨﺘﺎﺋﺞ اﻟ اﻟﺘﻲ ﺗﻢ اﻟﺤﺼﻮل ﻋﻠﯿﮭﺎ ﻧﺔ ﺑﻤﻘﺎ ر اﻟﻤﺬﯾﺒﺎت اﻟﻤﺴﺘﺨﺪﻣﺔ) 1 - ،ﻧﻮل ﻛﺘﺎ أ و أﺳﯿﺘﺎت إﯾﺜﯿﻞ ﻨﺎﺋﻲ وﺛ ﻛﻠﻮ ر و ﻣﯿﺜﺎن (أن ﺗﺄﺛﯿﺮ اﻟﻤﺬﯾﺐ ﯾﺰﯾﺪ ﻣﻊ ازدﯾﺎد ﻗﻄﺒﯿﺘﮫ وھﺬا ھﻮ اﻟﺤﺎل ﻨﺴﺒﺔ ﺑﺎﻟ1 - ﻧﻮل ﻛﺘﺎ اﻷ و. ﺗﻤﺖ دراﺳﺔ ﺗﺄﺛﯿﺮ ﻛﻠﻮرﯾﺪ اﻟﺼﻮدﯾﻮم و ﺳﻮﻟﻔﺎت اﻟﺼﻮدﯾﻮم ﻋﻠﻰ اﻟﺘﻮازن ﺳﺎﺋﻞ -ﺳﺎﺋﻞ ﻟ ﻧ ﻸ ﺔﻈﻤ اﻟﻤﺪ ر وﺳ ﺔ ة ﺮا ر ﻨﺪ د رﺟﺔ اﻟﺤ ﻋ20°C ،وﺗﺤﺖ ﺿﻐﻂ ﺟﻮ ي وﻟﻮﺣﻆ اﻧﮫ ﯾﺘﻢ إزاﺣﺔ اﻟﺘﻮازن ﻟﺼﺎﻟﺢ ﺮ ج اﻟﻤﺤﻠﻮل اﻟﻤﺴﺘﺨ . و اﻟﺘﻤﻠﯿﺢ اﻟﺘﺪرﯾﺠﻲ ﻓﻲ ﺣﺎﻟﺔ ﺳﻮﻟﻔﺎت اﻟﺼﻮدﯾﻮم ﯾﻜﻮن اﺣﺴﻦ ﻣﻨﮫ ﻓﻲ ﺣﺎﻟﺔ ﻛﻠﻮرﯾﺪ اﻟﺼﻮدﯾﻮم. ﻣﻦ اﻟﻨﺘﺎﺋﺞ اﻟﺘﺠﺮﯾﺒﯿﺔ، ﯾﻤﻜﻦ أن ﻧﺴﺘﺨﻠﺺ أن زﯾﺎدة ﻧﺴﺒﺔ اﻟﻤﻠﺢ ﻓﻲ اﻟﻤﺤﻠﻮل اﻟﻤﺎﺋﻲ ﺗﺆدي إﻟﻰ اﻧﺰﯾﺎح اﻟﺘﻮازن ﺑﺎﺗﺠﺎه اﻟﻤﺤﻠﻮل اﻟﻤﺴﺘﺨﺮ ج. ﺗﻢ اﻟﺘﺤﻘﻖ ﻣﻦ ﻣﻮﺛﻮﻗﯿﺔ اﻟﺒﯿﺎﻧﺎت اﻟﺘﺠﺮﯾﺒﯿﺔ اﻟﺘﻲ ﺗﻢ اﻟﺤﺼﻮل ﻋﻠﯿﮭﺎ ﻨﺠﺎح ﺑ ﻣﻦ ﺧﻼل ﺗﻄﺒﯿﻖ ﻧﻈﺮﯾﺎت أ وﺛ ﻤ ﺮ -ﺗﻮﺑﯿﺎس ﺪ ھﺎﻧ و .ﻛﻤﺎ اﺳﺘﺨﺪﻣﺖ ﻨﺘﺎﺋﺞ اﻟ اﻟﺘﺠﺮﯾﺒﯿﺔ ﻟﺤﺴﺎ ب اﻟ ﻤﻌﺎﻣﻼ ت اﻟﺠﺪﯾﺪة ﺑﯿﻦ )ﻣﺬﯾﺐ-ﻣﺬﯾﺐ ( و)ﻣﺬﯾﺐ-ﻣﻠﺢ(ﻨﻤﻮذ ج ﻟﻠELECNRTLﺑﺎ ﺳﺘﺨﺪام ﻧﺎﻣﺞ ﺮ ﺑAspen plusوھﺬا ﻨﻤﻮذ ج اﻟ ﯾﻌﻄﻲ ﻨﺒﺆا ت ﺗ أﻓﻀﻞ. ﻛﻠﻤﺎت ﻣﻔﺘﺎﺣﯿﺔ:ﺗﻮا زن ﺳﺎﺋﻞ-ﺾ اﻟﺨﻞ ﺳﺎﺋﻞ، ﺣﻤ،، ﺗﺄﺛﯿﺮ اﻟﻤﻠﺢsalting-out ،ﻧﻤﻮذ جELECNRTL . SOMMAIRE iv Remerciements Résumé i Abstract ii ﺺ ﻣﻠﺨiii Sommaire iv Nomenclature vii Liste des figures xii Liste des tableaux xvii INTRODUCTION GENERALE………………………………............................... 1 CHAPITRE I EQUILIBRE LIQUIDE-LIQUIDE I.1. Introduction…….….…………….………………... ……………………………… 6 I.2. La règle des phases ............................................................................................ …………… 7 I.3. Description des équilibres...................................................................................................... 8 I.3.1. Conditions d’équilibre…………….…………………………….................... 8 I.3.2. Activité et coefficient d’activité …………………...……............................. 9 I.4. Thermodynamiques des systèmes électrolytiques………………………………… 10 I.5. Types des équilibres liquide-liquide …………………………….. .......................... ………. 11 I.5.1. Equilibre liquide-liquide binaire……….…………………...……………….. 11 I.5.2. Equilibre liquide-liquide ternaire……………….…………..………………. 12 I.5.3. Equilibre liquide-liquide pseudo-ternaire...………… ……………………... 12 I.6. Représentation graphique des ELL en mélanges ternaires………. ....................................... 12 I.7. Techniques expérimentales de mesure des équilibres liquide-liquide…………….. 14 I.7.1. Construction de la courbe de solubilité………………….………………….. 14 I.7.2. Construction des droites d’équilibre (conodales)…….………………....…... 15 CHAPITRE II PROCESSUS D’EXTRACTION PAR SOLVANT II.1. Introduction…………………………………………………….………………….. 18 II.2. Présentation d’extraction liquide-liquide………………………......................…… 19 II.3. Mécanisme d’extraction liquide-liquide……………………………………...…... 19 II.4. Paramètres de suivi de l’extraction liquide-liquide………………………………. 20 II.4.1. Coefficient de distribution………….…….………………………………… 20 II.4.2. Sélectivité……………………….….………………………………………. 21 II.4.3. Facteur de Séparation..................................................................................... 21 II.5. Critères du choix du solvant……………………………………………………… 22 II.6. Applications industrielles de l’extraction liquide-liquide………………………… 23 SOMMAIRE v CHAPITRE III ASPECTS GENERALS SUR L’EFFET DU SEL III.1. Introduction……………………………………………………………………… 25 III.2. Phénomène de solvatation des ions……………………………………………… 25 III.2.1. L’eau comme solvant………………………………................................ 25 III.2.2. Principe du phénomène……………………………………...................... 26 III.2.3. Structure solvatée d’un électrolyte………………………………………. 26 uploads/Litterature/ these-doc-en-science-aidaoui29.pdf