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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 UNIVERSITE d’ADRAR FACULTE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE DEPARTEMENT DES SCIENCES DE LA MATIERE Soutenu le : 27/10/2014 Présenté par : Membres de jury : BENKHALIFA Djamila KRIMI Fatiha Président : Mr. NANI Abdelhafid Univ. d’ADRAR Promoteur : Examinateurs Melle BOUDAOUD Nacera URER Mr YOUNSI Maamar (CO-Encadreur) Univ.d’ADRAR Mr .FANDOUGOUMA Omar Univ.d’ADRAR MEMOIRE DE FIN D’ETUDE EN VUE DE L’OBTENTION DU DIPLOME DE MASTER EN CHIMIE DE L’ENVIRONNEMENT Elimination des polluants organiques avec de l'argile anionique pour la protection de l'environnement ﺺ ﻣﻠﺨ اﻟﮭﺪف ﻣﻦ ھﺬه اﻟﺪراﺳﺔ إﺧﺘﺒﺎ ر ﻓﻌﺎﻟﯿﺔ إ زاﻟﺔ اﻟﻤﻠﻮﺛﺎت اﻟﻌﻀﻮﯾﺔ)اﻟﻤﺒﯿﺪات (ﻋﻦ طﺮﯾﻖ إﻣﺘﺰاز أﻧﻮا ع ﻣﺨﺘﻠﻔﺔ ﻣﻦ اﻟﻄﯿﻦ اﻟﻼﻋﻀﻮي) HDL ( اﻟﻤﺼﻨﻮ ع ﻣﺨﺒﺮﯾﺎ,وﺗﺄﺛﯿﺮ ﻋﺪة ﻋﻮاﻣﻞ)د رﺟﺔ اﻟﺤﺮا رة ، ودرﺟﺔ اﻟﺤﻤﻮﺿﺔ، وﺗﺮﻛﯿﺰ اﻟﻤﻠﻮﺛﺎ ت ،اﻟﺦ (ﻋﻠﻰ ا ﻹ ﻣﺘﺰا ز.اﻟﻤﺒﯿﺪات اﻟﻤﺴﺘﺨﺪﻣﺔ ھﻲ ﻋﺒﺎرة ﻋﻦ ﻓﻌﺎﻟﺔ ﻣﺎدة )اﻟﻤﯿﺜﻮﻣﯿﻞ .( وﻗﺪ اﺛﺒﺘﺖ ھﺬه اﻟﺪراﺳﺔ ان ﻧﺴﺒﺔ اﻣﺘﺰاز اﻟﻤﺒﯿﺪات ﺗﺘﺄﺛﺮ ﺑﺘﻐﯿﺮ ﻛﻤﯿﺔ اﻟﻄﯿﻦ اﻟﻼﻋﻀﻮي اﻟﻤﺴﺘﻌﻤﻠﺔ. ﺧﻂ اﻟﺘﺤﺎور اﻟﻤﻨﺎﺳﺐ ﻟﮭﺬا اﻻﻣﺘﺰا ز ھﻮ ﺧﻂ ﻻﻧﺠﻤﯿﯿﺮ. ﻣﻌﺪ ل اﻣﺘﺼﺎ ص اﻟﻤﺒﯿﺪات ﯾﺘﻨﺎﺳﺐ طﺮدﯾﺎ ﻣﻊ اﻟ ﺘﺮﻛﯿﺰ ﺋﻲ ﺑﺘﺪا اﻻ. اﻟﻜﻠﻤﺎ ت اﻟﻤﻔﺘﺎﺣﯿﺔ: , HDL ,اﻹ ﻣﺘﺰا ز,اﻟﻤﺒﯿﺪات. RESUME L’objectif de cette étude est de tester l’efficacité de l’élimination d’un polluant organique (pesticide) par son adsorption sur de déférentes phases de HDL synthétisées au laboratoire ainsi, l’influence de plusieurs facteurs (température, pH, concentration de polluant, etc) sur le phénomène d’adsorption. Le pesticide utilisé est une substance active (methomyl). Les HDL, à dose dépendante manière, ont montré des potentiels dépolluants remarquables. L’adsorption de pesticide a suis les isothermes de Langmuir. Aussi, le taux d’adsorption de pesticide est proportionnel à sa concentration initiale. Mots clés : HDL, pesticide, adsorption. Summary The objective of this study was to test the removal efficiency of organic pollutant (pesticide) by its adsorption on deferent phases HDL and synthesized in the laboratory, the influence of several factors (temperature, pH, concentration pollutant, etc.) on the adsorption. Pesticide use is an active substance (methomyl). HDL dose- dependent manner, have shown remarkable potential decontaminants. The adsorption of pesticide applicable the Langmuir isotherms. Also, the adsorption rate of pesticide is proportional to the initial concentration. Keywords: HDL, pesticide, adsorption. Remerciement Nous remercions ALLAH, tout puissant pour la patience, la santé, la volonté et l’aide qu’il nous a donnée durant tout ces années d’étude et toutes les épreuves de la vie, en suit les membres de jury, d'avoir accepté de porter un jugement sur ce travail Ce travail a été effectué au sein du Laboratoire de chimie de l’Université d’Adrar C’est un grand plaisir d’exprimer toutes nos gratitudes à notre encadreur, Mademoiselle BOUDAOUD Nacera de nous avoir fait confiance de mener à terme cette recherche sous sa direction, de nous avoir donner des encouragements et de bons conseils, plus particulièrement nous vous remercions pour votre omniprésence durant notre projet, votre patience, votre gentillesse, votre aide précieuse et votre écoute permanente c’est grâce à vous, que nous avons pu, en effet, découvrir le monde de la recherche et vivre cette expérience très riche sur le plan scientifique. Nous remerciements particulièrement Monsieur YOUNSSI Maamar Qui nous a fait profiter de ses connaissances et de son soutien moral et qui n’a pas hésité un seul instant à nous encourager et pour tous les conseils et l’aide précieuse qu’il nous a transmis Nos remerciements à Monsieur NANI Abdelhafid d'avoir accepté de présider notre jury. Nous remerciements le plus sincères s'adressent également au FANDOUGOUMA Omar et nous espérons qu'il apprécie notre travail. Plus également tous les enseignants et les étudiants du département de la science de la matière A qui l'on doit toutes les personnes qui ont contribué de prés et loin l'élaboration de ce mémoire. Merci à tous Je tiens à remercier ALLAH le tout puissant, qui avec son aide j’ai pu accomplir mon mémoire. Je dédie ce mémoire : Ma très chère mère qui m’a protégé pendant toute ma vie, et qui a fait tout pour que je devienne ce que je suis. Mon père que dieu le protège qui m’a tant aidé et encouragé A mes chères sœurs et frères A Toute ma famille. A Tous ceux qui m’ont aide de prés ou de loin dans ma formation A Tous mes amis(es) de l’université d’Adrar. A Tous les amis(es) sans exception. Fatiha Je tiens à remercier ALLAH le tout puissant, qui avec son aide j’ai pu accomplir mon mémoire. Je dédie ce mémoire : Ma très chère mère qui m’a protégé pendant toute ma vie, et qui a fait tout pour que je devienne ce que je suis. Mon père que dieu le protège, qui m’a tant aidé et encouragé. A mes chères sœurs et frères A Toute ma famille. A Tous ceux qui m’ont aide de prés ou de loin dans ma formation A Tous mes amis(es) de l’université d’Adrar. A Tous les amis(es) sans exception. Djamila Sommaire Liste des figure ……………………………………………………...………….I Liste des tableaux ……………………………………………………………...II Liste des abréviations ………………………………………………………...III I-Introduction générale………………………………………………………...1 PARTIE THEORIQUE Chapitre I : généralité sur l'argile Introduction…………………………………………………………………………..04 I.1. Historique ………………………………………………………………………..04 I.2 Les minéraux argileux: ………………………………………………….………..05 I.2.1. Structure cristalline des minéraux argileux ...............................................…...05 I.3. Origine des argiles :……………………………………………………………...06 I.4. Familles des argiles:……………………………………………………….…….07 I.4.1. La kaolinite (1/1, d=7A°) :…………………………………………………… 07 I.4.2.Les montmorillonites (1/1, d=10A°):…………………………………………...08 I.4.3. Les illites (2/1, d=10A°):……………………………………………..…………9 I.4.4. les argiles fibreuses:…………………………………………………..………..9 I.5. Classification des argiles:…………………………………………………..……..9 I.5.1. Minéraux type 1:1……… …………………………………………..……...…..9 I.5.2 Minéraux type 2:1…………………………………………………………..……9 I.5.3. Minéraux type 2:1:1……………..……………………………….……………..9 Sommaire I.5.4. Minéraux inter stratifiés…………………………….……………………...…..10 I.6. Propriétés des argiles…………………………………………………………….10 I.6.1. Capacité d’échange cationique…………………………………………….…...10 I.6.2. Forme et surface spécifique………………………….………………….……..10 I.6.3. Charge des surfaces argileuses………………………………………………....11 I.7.Utilisation des argiles dans le domaine de l’environnement:……………….……11 I.8.Hydroxyde double lamellaire(HDL) :…………………………………………….13 I.8.1.Généralité: ……………………………………………………………………...13 I.8.2.Structure et composition chimique………………………………..……...…….13 I.8.3.Méthodes de synthèse ……………………………………………..…….……..15 I.8.3.1.Coprécipitation …………………………………………………….…………15 I.8.3.2. Echange anionique :……………… ………………………….……………..16 I.8.3.3.La reconstruction ………………………………………..…………..……….17 I.8.4.Propriétés fondamentales des HDL pour une application en environnement….18 I.8.4.1.La capacité d’échange anionique (CEA) :………………………………....…18 I.8.4.2.Propriétés acido-basiques .…………………...…………………………...…..18 I.8.4.3.La surface spécifique :…………………………………………………….…18 I.8.4.4.Stabilité thermique ………………………………………………………...…19 I.8.5.Applications des Hydroxydes Doubles Lamellaires……………………...…….19 Chapitre II: Adsorption II.1. Introduction ………………………………………………………………….....20 II.2.Définition………………………………………………………………….……..20 II.3.Différents type d'adsorption……………………………………………………..21 II-3-1 L'adsorption physique:…………………………………………….…………..21 Sommaire II.3.2. L'adsorption chimique:…………………………………...……..…………….21 II.4Nature du mode d’adsorption ………………………………………...………….22 II.5.Interface d'adsorption…………………………………………………………....22 II.6.Description du mécanisme d'adsorption……………………………………..…..22 II.7.Principaux facteurs influençant l’adsorption……………………………….……23 II-7-1- Effet de la nature de l'adsorbat……………………………………….………23 II-7-2- Effet de la nature de l'adsorbant……………………………………….……..24 II-7-3- Effet de la concentration ………………………………………………….….24 II-7-4- Effet du pH …………………………………………………………………..24 II.7.5 Orientation des molecules :…………………………...……………………….24 IV-7-6- Effet de la temperature………………………………………………………24 II.7.8. Surface spécifique :……………………………………………………………24 IV-7.9. Effet de la polarité………………………..…………………………………..25 IV-7.10. Effet des ions adsorbés (ou mélange) ……………………...………………25 II.7.11.La vitesse d'adsorption……………………………………………………….25 II.8 Les isothermes d’adsorption:…………………….……………………………..25 II.8.1. Classification des isothermes d'adsorption…………………….………..…….26 II.8.2.Modèles d'isothermes:……………………………………………………..…..27 I I-8-2.1. Isotherme d’adsorption de Freundlich:…………….…………………...….27 II.8.2.2 Isotherme de Langmuir……………………………….…………………..…28 I I.8.2.3. Isotherme de Temkin:…………………………………………………..….29 II.7.2.4. Isotherme B. E. T (BRUNAUER, EMMET et TELLER):………….…..….30 I I-9 Les applications de l'adsorption:…………………………………..……..…….30 Sommaire Chapitre III: pesticide III. Introduction ……………………………………………………………………...31 III.1. Définitions de l’environnement ………………………………………………..31 III.2. Définition de la notion de pollution …………………………………………...31 III.3. Classification des termes concernant la pollution ……………………………..32 1. Classification selon le type de polluants…………………………………….…32 1-1. Pollution physique ……………………………………………………32 1.2. Pollution chimique …………………………………………………….32 1.3. Pollution biologique …………………………………………………...32 2. Classification selon le type de milieux …………………………………………………………..32 3. Classification selon l’origine de la pollution …………………………………..33 III.4. Les pesticides et l’eau …………………………………………………………………………………..37 III.5. Généralité sur de pesticides ……………………………………………………37 III.5.1.Historique …………………………………………………………………38 III.5.2. Définition de Pesticides …………………………………………………………………………………39 III.6.Effet de pesticides: ……………………………………………………….....39 III.6. 1. .Pesticide et l'environnement……………………………………………….. 40 III.6.2.Pesticides et santé humaine …………………………………………………..41 III.7.Classification des pesticides ……………………………………………………41 III.7.1.Selon leurs utilisations ………………………………………………………41 III.7.2.Classification selon leur mode d’action ……………………………...………42 III.8.Utilisation de pesticide ……………………………………………………………………………………………43 III.9.Méthomyl ………………………………………………………………………44 Sommaire III.9.1.Généralité sur le méthomyl ……………………………………………….44 III.9.2.Définition ………………………………………………………………….44 III.9.3.Les noms de méthomyl ……………………………………………………45 III.9.4.Propriétés physiques et chimiques ………………………………………...45 III.10. Conclusion ……………………………………………………………….......46 Chapitre IV: Partie expérimentale IV-1-Introduction …………………………………………………………………………………………………..47 IV-2. Matériels et méthodes …………………………………………………………47 IV-2-1 Synthèse ……………………………………………………………….47 IV-2-2 Caractérisation des phases HDLs…………………………………………….49 IV-2-2-1 Diffraction des rayons X……………………………………………..49 IV-3 Adsorption du pesticide Methomyl…………………………………………….51 IV-3-1 Effet de masse …………………………………………………………………………………….51 IV-3-2 Effet de temperature……………………………………………………………………………..54 V-4-2 Etude cinétique …………………………...…………………………………..55 IV-5- Modélisation de la cinétique de fixation du Methomyl sur les deux matériaux…..…57 IV.6 Isotherme d’adsorption …………………………………………………………………………………..60 IV.7 Application des modèles d'adsorption……………………………………………………………..62 IV.8 Effet de pH ……………………………………………………………………………………………………64 Conclusion générale………………………………………………………………...65 Référence bibliographique Sommaire I : Figure I. 1 : Structure générale des phyllosilicates Figure I.2: Représentation des tétraèdres de silicium et des octaèdres d'aluminium ou de magnésium, ainsi que de leur agencement en couches. Figure I.03: Modèle structural de la kaolinite d’après Calvet Figure I.04: Vue isométrique de la structure atomique de la montmorillonite Figure I.05: Rôle des argiles dans l’environnement Figure I.06: Présentation générale des HDL Figure I.07: Méthodes usuelles de synthèse des HDLs Figure I.08. : Divers domaines d’applications des LDHs Figure II-1: Schéma simplifié représentant le phénomène d’adsorption Figure II.2.Configuration possible de l'interface Figure II.03 : Domaines d’existence d’un soluté lors de l’adsorption sur un matériau microporeux [19]. Figure II.04: classification des isothermes d’adsorption selon Giles et al. Figure III.1. Voies de dispersion et de transfert des pesticides dans l’environnement, par exemple lors d’une application sur la vigne Figure III.2. : Liaisons de substances dans le sol Figure III.3. Structure générale de pesticide Benzonitriles (BNZ). Figure III.4. Structure générale de groupe des biscarbamates (BCA) FigureIII.5. Structure générale de groupe des carbamates (CAR) II Figure III.6. Structure générale de pesticide Chlorophénols (CPH) Figure uploads/Science et Technologie/ pesticides2-pdf.pdf