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Thèse Bouzid Samia « adsorption des différents polluants sur des argiles » Mini

Thèse Bouzid Samia « adsorption des différents polluants sur des argiles » Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université des Sciences et de la Technologie d’Oran « Mohamed BOUDIAf » Faculté des sciences. Département de chimie industrielle Spécialité : chimie industrielle Option : physicochimie des matériaux minéraux Mémoire présenté par Melle BOUZID Samia Pour l’obtention du diplôme de magister Thème Soutenu le : Soutenu le : Devant le jury composé de : Président : Mr. Nourredine . BETTAHAR Professeur USTO-MB. Rapporteur : Mr.Zoubir. DERRICHE Professeur USTO-MB. Examinatrice: Mme. Zohra. BOUBERKA MCA USTO-MB. Examinateur: Mr Abdelkader. CHOUIAH MCA Mostaganem. Invité : Mr Abdellah BENHAMOU MCB USTO-MB. Promotion 2010 Adsorption des différents polluants sur des argiles Thèse Bouzid Samia « adsorption des différents polluants sur des argiles » C’est une « aventure » scientifique et humaine de deux ans, soumise à des contingences infinies et diverses (matérielles, techniques, psychologiques …etc) , constituée d’attentes stimulantes, de doutes utiles et féconds, de résultats parfois décevants dont il faut comprendre le pourquoi, mais aussi de réussites bienvenues et rassurantes qui réactivent l’enthousiasme jamais perdu. Ces deux années de partenariat entre moi, le directeur de thèse et la chaîne d’intervenants impliqués dans les manipulations ont pour espace principal le « labo », ses paillasses et appareils, ses équipes, ses personnels. Thèse Bouzid Samia « adsorption des différents polluants sur des argiles » Remerciement La réalisation de cette thèse fut une occasion merveilleuse de rencontrer et d’échanger avec de nombreuses personnes. Je ne saurais pas les citer toutes sans dépasser le nombre de pages raisonnablement admis dans ce genre de travail. Je reconnais que chacune, à des degrés divers, mais avec une égale bienveillance, apporté une contribution positive à sa finalisation. Mes dettes de reconnaissance sont, à ce point de vue, énormes à leur égard. Cette thèse n’aurait vu le jour sans la confiance, et la générosité de mon directeur de recherche, Mr DERRICHE ZOUBIR professeur à l’université des sciences et de la technologie d’Oran, que je veux vivement remercier. La pleine confiance qu’il m’a accordée dès mon arrivée, Je voudrais aussi le remercier pour le temps qu’il m’a accordée et la patience qu’il m’a montrée tout au long de ce parcours, et de m’avoir fourni d’excellentes conditions logistiques, ses remarques successives ont permis d’améliorer les différentes versions de ce travail. De plus, les conseils qu’il m’a prodiguée tout au long de la rédaction, ont toujours été clairs et succincts, me facilitant grandement la tâche et me permettant d’aboutir à la réalisation de cette thèse. J’adresse mes respectueux remerciements à tous les membres du jury qui m’ont fait l’honneur de participer à l’évaluation de mon travail. Je suis certaine de pouvoir compter sur leurs vastes connaissances et leur esprit critique constructif pour m’aider, par leurs commentaires et leurs discussions, à mieux comprendre certains problèmes rencontrés au cours de ce travail de recherche. Mes plus sincères remerciements et ma profonde reconnaissance vont à Mme ZOHRA BOUBERKA Maître de conférence à l’université des sciences et de la technologie d’Oran. Pour la finesse de ses attitudes sur le plan aussi Thèse Bouzid Samia « adsorption des différents polluants sur des argiles » bien humain que scientifique. Je suis très honorée par le fait qu’elle ait acceptée d’avoir à juger mon travail. J’adresse mes sincères remerciements à Monsieur le professeur NOURREDINE BETTAHAR, professeur à l’université des sciences et de la technologie d’Oran qui m’a fait l’honneur de présider le jury de cette soutenance. J’adresse également mes remerciements à Monsieur CHOUIAH .A, Maître de conférences à l’université de Mostaganem, pour avoir accepté de participer au jury de mon magistère Je suis également très honorée que Monsieur ABDELLAH BENHAMOU, maître de conférence à l’université des sciences et de la technologie d’Oran pour sa présence à ce jury. Je tiens à remercier Mlle Faiza YAKHOU, Technicienne supérieure du laboratoire de physico-chimie des Matériaux, pour son aide précieuse et sa grande disponibilité. C’est avec un grand plaisir que je profite de cette occasion pour remercier toute l’équipe de notre laboratoire Mr Bennabou khalil ; Melle Bentalleb Kahina ; Melle Ait Mahamed Halima ; Melle Khenifi Aicha ; Mr Hammani Houari ; Mr Belmaki Brahim ; Melle Grada Nacera ; Melle Chirane ouardia ; Melle Berrahou ghizlene ; Madame Beldjilali Hafida ; Madame Tabet Aoul Saleha et Madame Belaroussi Amel, Thèse Bouzid Samia « adsorption des différents polluants sur des argiles » Dédicace A mes chers parents A mon frère A la mémoire de ma très chère grande mère, toujours vivante dans mon cœur. A mes tantes et oncles. Surtout à mes très chers amis du club scientifique « le souk d’Oran », à tout les soukistes. Et à mes chers amis de ma troupe théâtrale PACT. BOUZID SAMIA Résumé Les études rapportées dans ce travail contribuent à l'étude d’interaction de deux tensio-actifs le bromure de méthyle triphényl phosphonium, MTPB et le bromure n- hexyl triphenyl phosphonium, n HTPB sur un argile du type bentonite commercialisé par l'ENOF provenant du gisement de Roussel, Hammam Boughrara, Cette argile n’est pas utilisée brute, elle est purifiée avant de subir les modifications. Ce traitement préliminaire de la bentonite naturelle consiste à la débarrasser de toutes les phases cristallines (quartz, feldspath, calcite,…..), l’effet du pH, les isothermes de l'adsorption et la cinétique montre que le n HTPB se fixe mieux que le MTPB. Puis nous avons abordé dans la deuxième partie l'interaction des deux phosphoniums sur des argiles échangés avec divers cations de compensation pour étudier l’effet du cation de compensation sur l'adsorption du tensio- actif. Les résultats de la diffraction des rayons X et l’adsorption montrent qu'il y a peu d’effet du cation compensateur sur l’adsorption. La troisième partie de ce travail concerne l'adsorption de polluants organiques le 2.4 dichlorophénol, et le 2.4.6 trichlorophénol sur des argiles échangée aux phosphoniums utilisés ainsi qu’avec le bromure de Cétyl triméthyl ammonium (CTAB) pour comparer les propriétés d'adsorption des matériaux modifiées différemment Mots Clefs : Phosphonium, argile, ammonium, cations compensateurs, adsorption, échange Thèse Bouzid Samia « adsorption des différents polluants sur des argiles » Summary The studies reported in this work contribute to the study the interaction of two surfactants, the methyl triphényl phosphonium bromide, MTPB, and the n hexyltriphenyl phosphonium bromide, nHTPB, on bentonite produced by the company of ENOF (bentonite Roussel of Hammam Boughrara). This raw clay is purified before using. This pretreatment of natural bentonite consists of removing the impurities as the crystalline phases (quartz, feldspar, calcite.....). The isotherms of adsorption and the kinetics show that n HTPB is fixed better than the MTPB. In the second part, the interaction of the two phosphoniums with the exchanged clays with various compensation cations was studied to see the effect of the cation on the adsorption of the surfactants choose. According to the results obtained by the diffraction of x-rays and adsorption we can conclude that the compensation cations have a little effect on the adsorption. The final part of this work relates to the adsorption of organiques pollutants, as 2.4 dichlorophénol, and 2.4.6 trichlorophénol on clays modified with two phosponiums used and Cétyl triméthyl ammonium bromide (CTAB), to compare to adsorption properties of phosphoniums and ammoniums. Keys of word: Phosphonium, clay, ammonium, cations, adsorption, exchange Thèse Bouzid Samia « adsorption des différents polluants sur des argiles » Sommaire Introduction………………………………………………………………………. .………….1 I.1 Définition des argiles…………………………………………………………………….....3 I.2 Structure des minéraux argileux…………………………………………………………....3 I.2.1 Couche tétraédrique………………………………………………...............................3 I.2.2 Couche Octaédrique…………………………………………………………………..4 I.3 Classification des minéraux argileux………………………………….................................5 I.3.1 Famille du Kaolin ou série 1.1 (T.O) minéraux à 7Å………………………………...5 I.3.2 Famille des Smectites et des Micas ou série 2.1 (T.O.T) : minéraux à 10 Å..................................................................................................................................................6 I.3.3 Famille des Chlorites ou série 2.1.1 (T.O.T.O) : minéraux à 14 Å………………...…7 I.4 La montmorillonite…………………………………………………………………………8 I.4.1 Structure de la montmorillonite…………………………………………………….…9 I.4.2 Propriétés caractéristiques des montmorillonites……………………………………..9 I.4.2.1Propriétés Colloïdales…………………………………………………………….9 I.4.2.2 Capacité d’échange cationique(CEC) ………………………………………….10 I.4.2.2.1 Mesure de la capacité d’échange cationique par le bleu de méthylène ………. ......12 I.4.2.2.2 Mesure de la capacité d’échange cationique par titrage conductimétrique ...............13 I.4.2.3 Surface spécifique…………………………………………………………………….13 I.4.2.4 Degré d’hydratation…………………………………………………………………..16 I.4.3 Application des argiles………………………………………………………………….17 I.5 les tensioactifs…………………………………………………………………………….17 I.5.1 Définition des tensioactifs……………………………………………………………17 I.5.2 Classification des tensioactifs……………………………………………………….18 I.5.2.1 Tensioactifs cationiques……………………………………………………….18 I.5.2.2 Tensioactifs anioniques………………………………………………………..19 I.5.2.3 Tensioactifs amphotères……………………………………………………….19 I.5.2.4 Tensioactifs non ioniques……………………………………………………...19 I.6 Définition des phosphoniums……………………………………………………………..20 I.6.1 Propriétés des phosphoniums……………………………………………………...…20 I.6.2 Application des phosphoniums………………………………………………………20 I.7 les argiles organophiles…………………………………………………………………...20 I.7.1 Généralités sur le mécanisme d’adsorption des surfactants cationiques………….….20 I.7.2 Echange des cations interfoliaires par des cations organiques……………………….21 I.7.2.1 Influence de la nature de l’argile……………………………………………...22 I.7.2.2 Influence de la densité de charge………………………….………………….22 I.7.2.3 Influence du cation compensateur………………………………………… …22 I.7.2.4 Influence de la nature de l’ion alkylammonium………………………………23 I.7.3 Organisation des ions alkylammonium à la surface des feuillets…………………….23 I.7.4 Capacité d’adsorption des argiles organophiles et applications……………………...25 I.8 Notion d’adsorption………………………………………………………………………26 I.9 Mécanisme d’adsorption……………………………………………………………….…27 I.9.1 Adsorption de composés ioniques…………………………………………..……….27 I.9.2 Adsorption de composés non ioniques…………………...………………………….27 I.10 Isotherme d’adsorption………………………………………………….……………….28 I.10.1 L’isotherme concave de type S…………………………………………………….29 I.10.2 L’isotherme convexe d’adsorption de type L……………………………………...30 I.10.3 L’isotherme de type H……………………………………………………………..30 I.10.4 L’isotherme linéaire de type C…………………………………………………….30 Thèse Bouzid Samia « adsorption des différents polluants sur des argiles » I.11 Modélisation des isothermes d’équilibre d’adsorption………………………………….30 I.11.1 Equation de Langmuir…………………………………………………………….31 I.11.2 Equation uploads/Science et Technologie/ bouzid-samia-pdf.pdf