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i UNIVERSITE D’ANTANANARIVO Domaine : SCIENCES ET TECHNOLOGIES Mention : PROCED

i UNIVERSITE D’ANTANANARIVO Domaine : SCIENCES ET TECHNOLOGIES Mention : PROCEDES ET ECOLOGIE INDUSTRIELLE Parcours : GENIE DE L’EAU ET DE GENIE DE L’ENVIRONNEMENT Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme de Master II en Chimie Présenté par : ANDRIANAVALONA Radomanjaka Ando Ny Aina Le 04 Octobre 2016 à 8h30 Devant la commission d‟examen composé par : Président : Monsieur ANDRIANAINARIVELO Mahandrimanana, Maître de Conférences à la Faculté des Sciences de l‟Université d‟Antananarivo Rapporteur : Monsieur RAVELONANDRO Pierre Hervé, Professeur Titulaire à la Faculté des Sciences de l‟Université d‟Antananarivo Invité : Monsieur RAKOTONANDRAINA Solofonantenaina Roland, Chef de Département du système de Production Eau Examinateur : Monsieur RASOLOMAMPIANINA Rado, Maître de Recherches au Laboratoire de Microbiologie de l‟Environnement du Centre National de Recherches sur l‟Environnement ESSAI DE FLOCULATION ET DE COAGULATION PAR L’UTILISATION DU CHITOSANE : ETUDE DE CAS AU SEIN DE LA JIRAMA MANDROSEZA iii UNIVERSITE D’ANTANANARIVO Domaine : SCIENCES ET TECHNOLOGIES Mention : PROCEDES ET ECOLOGIE INDUSTRIELLE Parcours : GENIE DE L’EAU ET DE GENIE DE L’ENVIRONNEMENT Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du diplôme de Master II en Chimie Présenté par : ANDRIANAVALONA Radomanjaka Ando Ny Aina Le 04 Octobre 2016 à 8h30 Devant la commission d‟examen composé par : Président : Monsieur ANDRIANAINARIVELO Mahandrimanana, Maître de Conférences à la Faculté des Sciences de l‟Université d‟Antananarivo Rapporteur : Monsieur RAVELONANDRO Pierre Hervé, Professeur Titulaire à la Faculté des Sciences de l‟Université d‟Antananarivo Examinateur : Monsieur RASOLOMAMPIANINA Rado, Maître de Recherches au Laboratoire de Microbiologie de l‟Environnement du Centre National de Recherches sur l‟Environnement Invité : Monsieur RAKOTONANDRAINA Solofonantenaina Roland, Chef de Département du système de Production Eau ESSAI DE FLOCULATION ET DE COAGULATION PAR L’UTILISATION DU CHITOSANE : ETUDE DE CAS AU SEIN DE LA JIRAMA MANDROSEZA i REMERCIEMENTS « Ecoutez, mes fils, l‟instruction d‟un Père et soyez attentif, pour connaitre l‟intelligence : car je vous donne un bon savoir : Ne rejetez pas mon enseignement. (Conseil d‟un père) Pr 2 ; 3.1-2 » Ce travail a été effectué au sein du laboratoire de la Société Jirama Mandroseza précisément dans la station M1 sous la direction de Mr ANDRIAMIALY Faralahy Lalaina, Responsable Analyse Physico- chimique et Mr RANDRIAMANAMBOLA Andriatiana Responsable Analyse Microbiologie ainsi que de mon encadreur Professionnel Mr Solofonantenaina Roland RAKOTONANDRAINA Chef de Département du système de Production Eau. Je voudrais remercier tous ceux qui ont contribué d‟une manière ou d‟une autre au bon déroulement de mon stage de Master II au sein de la Société Jirama Mandroseza. Je remercie sincèrement Monsieur RAVELONANDRO Pierre Hervé, Professeur Titulaire à la Faculté des Sciences d‟Antananarivo et Responsable du Master Chimie, Spécialité Génie de l‟Eau et Génie de l‟Environnement pour la proposition de sujet de mémoire en tant que rapporteur, son soutien et ses conseils au cours de la rédaction. Je tiens à remercier Monsieur RAKOTONANDRAINA Solofonantenaina Roland, Chef de Département du système de Production Eau dans la Station M2 pour les aides lors de la réalisation de ce travail en tant que Co-rapporteur. Je remercie également ANDRIANAINARIVELO Mahandrimanana, Maître de Conférences à la Faculté des Sciences de l‟Université d‟Antananarivo, en tant que Président du jury et ces responsabilités à la Faculté des Sciences. Je tiens également à adresser mes vifs remerciements à Monsieur RASOLOMAMPIANINA Rado, Maître de Recherches au Laboratoire de Microbiologie de l‟Environnement du Centre National de Recherches sur l‟Environnement, qui nous fait l‟honneur de sa présence en tant qu'examinateur. J‟aimerais remercier de tout cœur ma famille pour leur soutien, financier et matériel durant mes études et tout au long de la préparation de ce travail. Je n‟oublierai jamais de remercier tous mes amis et tous ceux qui ont contribué à la réalisation de ce mémoire. ii TABLE DES MATIERE REMERCIEMENTS ........................................................................................................................................................... I GLOSSAIRE ................................................................................................................................................................... IV LISTE DES TABLEAUX .................................................................................................................................................... VI LISTE DES ABREVIATIONS ........................................................................................................................................... VII LISTE DES ANNEXES : ................................................................................................................................................. VIII INTRODUCTION ............................................................................................................................................................ 1 CONCLUSION .............................................................................................................................................................. 41 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ET WEBOGRAPHIQUES ............................................................................................ A ANNEXES ...................................................................................................................................................................... C PARTIE I : REVUE BIBLIOGRAPHIQUE I. LA COAGULATION-FLOCULATION ........................................................................................... 4 I.1 LES SUSPENSIONS COLLOÏDALES ............................................................................................... 5 I.2 THEORIE DE LA DOUBLE COUCHE .............................................................................................. 5 I.2.1 Théorie de Helmholtz ........................................................................................................... 5 I.2.2 Théorie de Gouy-Chapman .................................................................................................. 6 I.2.3 Théorie de Stern ................................................................................................................... 6 I.3 MECANISMES DE DESTABILISATION DES SUSPENSIONS COLLOÏDALES PAR LA COAGULATION: .. 7 I.4 LES ETAPES DE L‟AGREGATION ................................................................................................. 8 I.5 LES COAGULANTS ET FLOCULANTS ......................................................................................... 10 I.5.1 Les coagulants et les floculants chimiques ......................................................................... 10 I.5.2 Les coagulants de type sels métalliques ............................................................................. 11 I.5.3 Les coagulants de type sels métalliques polymérisés ......................................................... 13 I.5.4 Les coagulants d’origine naturelle ..................................................................................... 15 I.6 LE CHITOSANE ........................................................................................................................ 18 I.7 ETUDE DE LA STATION, CAS DU MANDROSEZA [1] .................................................................. 20 I.7.1 Source d’alimentation d’eau du Mandroseza .................................................................... 20 I.7.2 Procédé de traitement utilisé par la Société Jirama .......................................................... 21 I.7.2.1 Le prétraitement ........................................................................................................... 21 I.7.2.2 Le traitement proprement dit de la station de Mandroseza .......................................... 22 PARTIE II : MATERIELS ET METHODES II. MATÉRIELS UTILISES ............................................................................................................. 24 II.1 LES AGENTS FLOCULANTS UTILISEES ...................................................................................... 24 II.1.1 Le sulfate d’aluminium .................................................................................................... 24 II.1.2 Le chitosane .................................................................................................................... 24 iii III. METHODOLOGIES D‟ANALYSES ...................................................................................... 25 III.1 DETERMINATION DU TAUX OPTIMUM ...................................................................................... 25 III.2 ANALYSE DES ECHANTILLONS AVANT ET APRES LE JAR TEST ................................................. 25 III.2.1 Analyse physico-chimique simple ................................................................................... 25 III.2.1.1 La turbidité ................................................................................................................... 25 III.2.1.2 La température ............................................................................................................. 26 III.2.1.3 La conductivité ............................................................................................................ 26 III.2.1.4 Le pH ........................................................................................................................... 27 III.2.2 Analyse microbiologie ..................................................................................................... 27 PARTIE III : RESULTATS ET INTERPRETATIONS IV. RESULTATS ............................................................................................................................ 29 IV.1 LES RESULTATS DES ANALYSES PHYSICO-CHIMIQUES ............................................................. 29 IV.1.1 Résultats des analyses de l’eau brute ............................................................................. 29 IV.1.2 Résultats des analyses par l’utilisation du réactif chitosane .......................................... 30 IV.1.3 Résultats des analyses par l’utilisation du sulfate d’alumine ......................................... 31 IV.1.4 Résultats des analyses par l’utilisation du sulfate d’alumine avec l’adjuvant chaux..... 32 IV.1.5 Représentations graphiques des résultats ....................................................................... 33 IV.2 LES RESULTATS DES ANALYSES MICROBIOLOGIQUES .............................................................. 35 IV.2.1 Les résultats da l’analyse de l’eau brute ........................................................................ 35 IV.2.2 Résultats de l’eau traitée par la réactif chitosane .......................................................... 36 V. ETUDE COMPARATIVE DE NOS RESULTATS AVEC CEUX DE LA LITTEATURE ………………………………………………...……………………………………………………...38 VI. RECOMMANDATION ............................................................................................................ 40 iv GLOSSAIRE A Adsorption : Elle est définit par la propriété de certains matériaux de fixer à leur surface des molécules (gaz, ions métalliques, molécules organiques, etc.) d'une manière plus ou moins réversible. Agrégat : c‟est l‟assemblage ; masse produit par la réunion des divers parties adhérentes entres elles ; qui ont été agglutinées ensemble pendant leur formation. C Colloïdes : Mélange d‟un liquide et d‟une suspension de particule solides de si petites tailles qu‟elles se répartissent de façon homogène. Le mélange peut rester liquide ou prendre la consistance d‟une pâte ou d‟un gel. F Floculation : C‟est la formation de flocons à partir de particules dissoutes sous l‟action d‟un produit chimique. S Surface spécifique : désigne le rapport de la superficie de la surface réelle d‟un objet et de la quantité de la matière de l‟objet. v LISTE DES FIGURES ET PHOTOS LISTE DES FIGURES Figure 1: Adsorption et pontage à l‟aide d‟un polymère ...................................................................... 4 Figure 2 : Potentiel électrique de particules colloïdales ...................................................................... 6 Figure 3 : Énergie d’interaction entre deux particules lipophiles en fonction de la distance depuis la surface de la particule [9] ...................................................................................................................... 8 Figure 4: Emprisonnement des particules dans les flocs pendant la décantation ................................. 9 Figure 5: PolyDADMAC .................................................................................................................... 14 Figure 6: Monomères de la chaîne alginate (β-D-mannuronate et α-L-guluronate) ....................... 16 Figure 7: Variation de la concentration en fonction de la viscosité (Pa.s) [19] .................................. 18 Figure 8 : Formule semi-développé du chitosane ............................................................................... 19 Figure 9 : Diagramme de la variation des paramètres après traitement par chitosane ........................ 33 Figure 10 : Diagramme de la variation des paramètres après traitement par SA ................................ 34 Figure 11 : Diagramme de la variation des paramètres après traitement par SA avec chaux ............. 34 Figure 12 : Variation du taux de traitement et de la turbidité ............................................................... C Figure 13 : Variation du taux de traitement et de la turbidité .............................................................. D LISTE DES PHOTOS Photo 1: Décoloration de l‟eau huileuse ............................................................................................. 17 Photo 2 : Station d‟étude ..................................................................................................................... 21 Photo 3: Sulfate d‟alumine .................................................................................................................. 24 Photo 4: Essai de jar test ..................................................................................................................... 25 Photo 5 : Conductimètre ..................................................................................................................... 26 Photo 6 : Les germes détectés dans l‟eau brute .................................................................................. 36 Photo 7 : La disparition des quatre germes ........................................................................................ 37 Photo 8: Coliforme totaux inférieur à un pour une température à 44°C ............................................. 37 Photo 9 : La disparition des quatre germes ........................................................................................ 38 Photo 10 : Coliforme totaux inférieur à un pour une température à 44°C .......................................... 38 vi LISTE DES TABLEAUX Tableau 1: Certains matériaux ou organismes avec leur dimension et l‟ordre de grandeur du temps .. 5 Tableau 2: Comparative de la dose entre FeCl3 et Al2(SO4)3 par traitement physique ....................... 12 Tableau 3: Suivi des paramètres de qualité de l'eau en fonction du taux en polymère organique [15] ............................................................................................................................................................. 15 Tableau 4 : Composition de la formulation détergente contenant l'alginate ....................................... 17 Tableau 5 : Valeur de l‟analyse de l‟eau uploads/Science et Technologie/ andrianavalonaradomanjakaana-ch-mast2-16.pdf