Piegeage d'especes polluantes inorganiques dans la porosite des sba-15 et la matrice des hdLs / Kharmouche Hanadi

Public ISBD Titre : Piegeage d'especes polluantes inorganiques dans la porosite des sba-15 et la matrice des hdLs Type de document : texte imprimé Auteurs : Kharmouche Hanadi, Auteur ; Guerba. H, Directeur de thèse Editeur : Setif:UFA Année de publication : 2018 Importance : 1 vol (82 f.) Format : 29cm Langues : Français (fre) Catégories : Thèses & Mémoires:Chimie Index. décimale : 577.14 - Chimie de l'environnement, biogéochimie Résumé : Dans ce travail, Les silices mésoporeuses de type SBA-15 et l’argile anionique (HDLS) synthétisées pour piéger les ions inorganiques tel que les nitrates, phosphates et les ions Pb+2 par adsorption depuis des solutions aqueuses synthétiques. Les effets de la variation de conditions opératoires telles que, la concentration initiale, la charge en adsorbant, le temps de contact et le pH ont été étudiés. Les résultats des tests montrent que la réaction est très rapide et que l'équilibre est atteint au bout de quelques minutes. La capacité d'adsorption augmente avec la concentration initiale. Note de contenu : Sommaire CHAITRE I: REVUE DE LA LITTERATURE Introduction ……………………………………………………………………………………4 I.1. Pollution d’origine agricole……………………………………………………………..4 I.1.1 Agriculture et environnement ......................................................................................... 4 I.1.2. Pollution agricole en milieux aquatiques : sources et processus ................................... 5 I.1.2.1.Problématiques des ions nitrate ............................................................................... 6 I.1.2.1.1. Risque environnemental………………………………………………………...6 I.1.2.1.2. Risque sanitaire…………………………………………………………………6 I.1.2.1.3. Normes gouvernementales………………………………………………………7 I.1.2.1.4. Elimination du nitrate en milieu aqueux………………………………………...7 I.1.2.1.4. 1.Méthodes biologiques……………………………………………………..8 I.1.2.1.4.1.a. Dénitrification hétérotrophe……………………………………………..8 I.1.2.1.4.1.b. Dénitrification autotrophe……………………………………………….8 I.1.2.1.4.2. Méthodes physico-chimiques……………………………………………..9 a-Dénitrification chimique…………………………………………………………9 b- Osmose inverse………………………………………………………………..10 c- Echange d'ion………………………………………………………………….10 d-Électro dialyse…………………………………………………………………..11 e-Nanofiltration……………………………………………………………………11 f-Adsorption……………………………………………………………………….11 I.1.2.2. Composés du phosphore ....................................................................................... 12 I.1.2.2.1.Les oxacides de phosphore…….………………………………………….12 I.1.2.2.2. Les phosphates…………………….……………………………………...12 I.1.2.2.3. Le cycle du phosphore.…………………………………………………...13 I.1.2.2.4.Les formes du phosphore dans les écosystèmes aquatiques…….………...14 I.1.2.2.5. Elimination du phosphore des eaux usées…………….………………….15 I.1.2.2.5.1.Le traitement biologique du phosphore………...……………………...15 I.1.2.2.6.2.Le traitement physicochimique du phosphore…………...…………….16 I.2. pollution d’origine industrielle………………………………………………………….17 I.2.1. Métaux et environnement ............................................................................................ 17 I.2.1.1. Définition .............................................................................................................. 17 I.2.1.2. Métaux toxiques ................................................................................................... 17 I.2.1.3. Dangers des métaux lourds ................................................................................... 17 I.2.1.4.Norme .................................................................................................................... 18 I.2.2. Le plomb ..................................................................................................................... 18 I.2.2.1. Définition .............................................................................................................. 18 I.2.2.2.Utilisation du plomb .............................................................................................. 19 I.2.2.3. Impact sur l’environnement .................................................................................. 19 I.2.2.4. Toxicité ................................................................................................................. 20 I.2.2.5. Techniques d'élimination des métaux lourds ........................................................ 19 Références bibliographiques…………………………………………………………………22 CHAPITRE II: GENERALITES SUR LES ADSORBANTS PARTIE A Généralités sur les argiles……………………………………………...……………………..24 II. Les argiles anioniques ......................................................................................................... 25 II.1. Introduction ................................................................................................................... 25 II.2. Historique ...................................................................................................................... 25 II.3. Description structurale et application des hydroxydes doubles lamellaires ................. 26 II.3.1. Description structurale des hydroxydes doubles lamellaires ..................................... 26 I.3.2. Différentes applications des hydroxydes doubles lamellaires ..................................... 27 II.3.2.1. Précurseurs en catalyse ........................................................................................ 28 II.3.2.2. Applications environnementales. ........................................................................ 29 II.3.2.3. Applications médicales ....................................................................................... 29 II.3.2.4. Applications biochimiques .................................................................................. 29 II.3.2.5. Application pour l’immobilisation d’enzymes .................................................... 30 I.3.2.6. Autres applications ............................................................................................... 30 II.4. Différentes méthodes de synthèse des hydroxydes doubles lamellaires………………...31 II.4.1. Les voies directes ....................................................................................................... 31 II.4.1.1. Coprécipitation directe ........................................................................................ 31 II.4.1.1.1. Construction de la charpente hydroxylée………………………………………….32 II.4.1.1.2.Cristallisation……………………………………………………………………….32 II.4.1.2. Méthode « Sel+Oxyde » ...................................................................................... 33 I.4.1.3. Méthode de Sol - Gel ............................................................................................ 33 II.4.2. Les voies indirectes .................................................................................................... 33 II.4.2.1. Echange anionique .............................................................................................. 33 II.4.2.2. Calcination - Reconstruction ............................................................................... 34 II.4.2.3. Traitement hydrothermal ..................................................................................... 34 II.4.2.3.1. Synthèse hydrothermale………………………………………………….35 II.4.2.3.2. Recristallisation hydrothermale…………………………………………..35 PARTIE B II. Les silices mésoporeuses………………………………………………………………….35 II.1. Définition et classification......................................................................................... 35 II.1.1. M41S (Mesoporous Molecular Sieves) ..................................................................... 36 II.1.2. SBA-n (Santa Barbara Amorphous) ....................................................................... 36 II.1.3. MMS (Mésoporous Matérials Silica) ..................................................................... 37 II.2.1. Tensioactifs utilisés .................................................................................................... 37 II.2.1.2. Différents types des tensioactifs .......................................................................... 39 II.2.2. Mécanisme de formation ............................................................................................ 39 II.3. Méthodes de modification de surface des silices mesoporeuses ...................................... 41 II.3.1. post-greffage .............................................................................................................. 41 II.3.2. Co-condensation ........................................................................................................ 42 II.3.3. Gonflage des pores ..................................................................................................... 42 II.4. Epaisseur des parois ...................................................................................................... 43 II.5. Applications attendues .................................................................................................. 44 Références bibliographique…………………………………………………………………...46 CHAPITRE III: GENERALITES SUR L’ADSORPTION III.2. Isotherme d’adsorption ................................................................................................ 49 III.2.3.L'isotherme de type III: .......................................................................................... 50 III.2.4. L'isotherme de type IV et V: ................................................................................. 50 III.3. Les modèles d'adsorption............................................................................................. 50 III.3.1. Le modèle de Langmuir ........................................................................................ 51 III.3.2. Modèle de Freundlich: .......................................................................................... 51 III.3.3. Modèle de Temkin ................................................................................................ 51 III.4.Cinétiques d’adsorption..................................................................................................... 52 III.4.1. Modèle du cinétique pseudo premier ordre (modèle Lagergren) ............................. 52 III.4.2. Modèle du cinétique pseudo deuxième ordre ........................................................... 52 CHAPITRE IV : MÉTHODOLOGIE EXPÉRIMENTALE IV.1. Synthèse des adsorbants ........................................................................................................... 54 IV.1.1. Synthèse et tests des matériaux mésoporeux .................................................................... 54 VI.1.2. Synthèse des SBA-15 ........................................................................................................ 55 VI.1.2.1. Mode opératoire .......................................................................................................... 55 IV.1.3.Elimination des ions plomb par les silices mésoporeuse de type SBA-15 ........................ 57 VI.2. Synthèse des argiles anioniques type Mg-Al-CO3 ................................................................... 58 VI.2.1. Conditions de synthèse par coprécipitation en milieu aqueux .......................................... 58 VI.2.2. Mode opératoire ................................................................................................................ 58 VI.4.Préparation des solutions ........................................................................................................... 63 VI.5. Tests d'adsorption et conditions opératoires ............................................................................. 64 VI.5.1. Elimination des ions nitrates par les argiles anioniques HDLs ........................................ 64 VI.5.1.1. Elimination des ions nitrates .......................................................................................... 64 CHAPITRE IV. RESULTATS ET DISCUSSION V. Caractérisation des adsorbants ......................................................................................................... 66 V.1. Caractérisation de l’argile anionique synthétisée (HDLs) ......................................................... 66 V.1.1.Caractérisation par Spectroscopie Infra Rouge à Transformée de Fourier (IRTF) ............. 66 V.1.3.Etude de l’adsorption d’ion nitrate ...................................................................................... 69 V.2. Caractérisation des silices mésoporeuses de type SBA-15 ........................................................ 72 V.2.1.Caractérisation par Spectroscopie Infra Rouge à Transformée de Fourier (IRTF) ............. 72 V.2.2. Effet des paramètres opératoires sur l'adsorption des ions de plomb ................................ 74 Côte titre : MACH/0077 Piegeage d'especes polluantes inorganiques dans la porosite des sba-15 et la matrice des hdLs [texte imprimé] / Kharmouche Hanadi, Auteur ; Guerba. H, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2018 . - 1 vol (82 f.) ; 29cm. Langues : Français (fre) Catégories : Thèses & Mémoires:Chimie Index. décimale : 577.14 - Chimie de l'environnement, biogéochimie Résumé : Dans ce travail, Les silices mésoporeuses de type SBA-15 et l’argile anionique (HDLS) synthétisées pour piéger les ions inorganiques tel que les nitrates, phosphates et les ions Pb+2 par adsorption depuis des solutions aqueuses synthétiques. Les effets de la variation de conditions opératoires telles que, la concentration initiale, la charge en adsorbant, le temps de contact et le pH ont été étudiés. Les résultats des tests montrent que la réaction est très rapide et que l'équilibre est atteint au bout de quelques minutes. La capacité d'adsorption augmente avec la concentration initiale. Note de contenu : Sommaire CHAITRE I: REVUE DE LA LITTERATURE Introduction ……………………………………………………………………………………4 I.1. Pollution d’origine agricole……………………………………………………………..4 I.1.1 Agriculture et environnement ......................................................................................... 4 I.1.2. Pollution agricole en milieux aquatiques : sources et processus ................................... 5 I.1.2.1.Problématiques des ions nitrate ............................................................................... 6 I.1.2.1.1. Risque environnemental………………………………………………………...6 I.1.2.1.2. Risque sanitaire…………………………………………………………………6 I.1.2.1.3. Normes gouvernementales………………………………………………………7 I.1.2.1.4. Elimination du nitrate en milieu aqueux………………………………………...7 I.1.2.1.4. 1.Méthodes biologiques……………………………………………………..8 I.1.2.1.4.1.a. Dénitrification hétérotrophe……………………………………………..8 I.1.2.1.4.1.b. Dénitrification autotrophe……………………………………………….8 I.1.2.1.4.2. Méthodes physico-chimiques……………………………………………..9 a-Dénitrification chimique…………………………………………………………9 b- Osmose inverse………………………………………………………………..10 c- Echange d'ion………………………………………………………………….10 d-Électro dialyse…………………………………………………………………..11 e-Nanofiltration……………………………………………………………………11 f-Adsorption……………………………………………………………………….11 I.1.2.2. Composés du phosphore ....................................................................................... 12 I.1.2.2.1.Les oxacides de phosphore…….………………………………………….12 I.1.2.2.2. Les phosphates…………………….……………………………………...12 I.1.2.2.3. Le cycle du phosphore.…………………………………………………...13 I.1.2.2.4.Les formes du phosphore dans les écosystèmes aquatiques…….………...14 I.1.2.2.5. Elimination du phosphore des eaux usées…………….………………….15 I.1.2.2.5.1.Le traitement biologique du phosphore………...……………………...15 I.1.2.2.6.2.Le traitement physicochimique du phosphore…………...…………….16 I.2. pollution d’origine industrielle………………………………………………………….17 I.2.1. Métaux et environnement ............................................................................................ 17 I.2.1.1. Définition .............................................................................................................. 17 I.2.1.2. Métaux toxiques ................................................................................................... 17 I.2.1.3. Dangers des métaux lourds ................................................................................... 17 I.2.1.4.Norme .................................................................................................................... 18 I.2.2. Le plomb ..................................................................................................................... 18 I.2.2.1. Définition .............................................................................................................. 18 I.2.2.2.Utilisation du plomb .............................................................................................. 19 I.2.2.3. Impact sur l’environnement .................................................................................. 19 I.2.2.4. Toxicité ................................................................................................................. 20 I.2.2.5. Techniques d'élimination des métaux lourds ........................................................ 19 Références bibliographiques…………………………………………………………………22 CHAPITRE II: GENERALITES SUR LES ADSORBANTS PARTIE A Généralités sur les argiles……………………………………………...……………………..24 II. Les argiles anioniques ......................................................................................................... 25 II.1. Introduction ................................................................................................................... 25 II.2. Historique ...................................................................................................................... 25 II.3. Description structurale et application des hydroxydes doubles lamellaires ................. 26 II.3.1. Description structurale des hydroxydes doubles lamellaires ..................................... 26 I.3.2. Différentes applications des hydroxydes doubles lamellaires ..................................... 27 II.3.2.1. Précurseurs en catalyse ........................................................................................ 28 II.3.2.2. Applications environnementales. ........................................................................ 29 II.3.2.3. Applications médicales ....................................................................................... 29 II.3.2.4. Applications biochimiques .................................................................................. 29 II.3.2.5. Application pour l’immobilisation d’enzymes .................................................... 30 I.3.2.6. Autres applications ............................................................................................... 30 II.4. Différentes méthodes de synthèse des hydroxydes doubles lamellaires………………...31 II.4.1. Les voies directes ....................................................................................................... 31 II.4.1.1. Coprécipitation directe ........................................................................................ 31 II.4.1.1.1. Construction de la charpente hydroxylée………………………………………….32 II.4.1.1.2.Cristallisation……………………………………………………………………….32 II.4.1.2. Méthode « Sel+Oxyde » ...................................................................................... 33 I.4.1.3. Méthode de Sol - Gel ............................................................................................ 33 II.4.2. Les voies indirectes .................................................................................................... 33 II.4.2.1. Echange anionique .............................................................................................. 33 II.4.2.2. Calcination - Reconstruction ............................................................................... 34 II.4.2.3. Traitement hydrothermal ..................................................................................... 34 II.4.2.3.1. Synthèse hydrothermale………………………………………………….35 II.4.2.3.2. Recristallisation hydrothermale…………………………………………..35 PARTIE B II. Les silices mésoporeuses………………………………………………………………….35 II.1. Définition et classification......................................................................................... 35 II.1.1. M41S (Mesoporous Molecular Sieves) ..................................................................... 36 II.1.2. SBA-n (Santa Barbara Amorphous) ....................................................................... 36 II.1.3. MMS (Mésoporous Matérials Silica) ..................................................................... 37 II.2.1. Tensioactifs utilisés .................................................................................................... 37 II.2.1.2. Différents types des tensioactifs .......................................................................... 39 II.2.2. Mécanisme de formation ............................................................................................ 39 II.3. Méthodes de modification de surface des silices mesoporeuses ...................................... 41 II.3.1. post-greffage .............................................................................................................. 41 II.3.2. Co-condensation ........................................................................................................ 42 II.3.3. Gonflage des pores ..................................................................................................... 42 II.4. Epaisseur des parois ...................................................................................................... 43 II.5. Applications attendues .................................................................................................. 44 Références bibliographique…………………………………………………………………...46 CHAPITRE III: GENERALITES SUR L’ADSORPTION III.2. Isotherme d’adsorption ................................................................................................ 49 III.2.3.L'isotherme de type III: .......................................................................................... 50 III.2.4. L'isotherme de type IV et V: ................................................................................. 50 III.3. Les modèles d'adsorption............................................................................................. 50 III.3.1. Le modèle de Langmuir ........................................................................................ 51 III.3.2. Modèle de Freundlich: .......................................................................................... 51 III.3.3. Modèle de Temkin ................................................................................................ 51 III.4.Cinétiques d’adsorption..................................................................................................... 52 III.4.1. Modèle du cinétique pseudo premier ordre (modèle Lagergren) ............................. 52 III.4.2. Modèle du cinétique pseudo deuxième ordre ........................................................... 52 CHAPITRE IV : MÉTHODOLOGIE EXPÉRIMENTALE IV.1. Synthèse des adsorbants ........................................................................................................... 54 IV.1.1. Synthèse et tests des matériaux mésoporeux .................................................................... 54 VI.1.2. Synthèse des SBA-15 ........................................................................................................ 55 VI.1.2.1. Mode opératoire .......................................................................................................... 55 IV.1.3.Elimination des ions plomb par les silices mésoporeuse de type SBA-15 ........................ 57 VI.2. Synthèse des argiles anioniques type Mg-Al-CO3 ................................................................... 58 VI.2.1. Conditions de synthèse par coprécipitation en milieu aqueux .......................................... 58 VI.2.2. Mode opératoire ................................................................................................................ 58 VI.4.Préparation des solutions ........................................................................................................... 63 VI.5. Tests d'adsorption et conditions opératoires ............................................................................. 64 VI.5.1. Elimination des ions nitrates par les argiles anioniques HDLs ........................................ 64 VI.5.1.1. Elimination des ions nitrates .......................................................................................... 64 CHAPITRE IV. RESULTATS ET DISCUSSION V. Caractérisation des adsorbants ......................................................................................................... 66 V.1. Caractérisation de l’argile anionique synthétisée (HDLs) ......................................................... 66 V.1.1.Caractérisation par Spectroscopie Infra Rouge à Transformée de Fourier (IRTF) ............. 66 V.1.3.Etude de l’adsorption d’ion nitrate ...................................................................................... 69 V.2. Caractérisation des silices mésoporeuses de type SBA-15 ........................................................ 72 V.2.1.Caractérisation par Spectroscopie Infra Rouge à Transformée de Fourier (IRTF) ............. 72 V.2.2. Effet des paramètres opératoires sur l'adsorption des ions de plomb ................................ 74 Côte titre : MACH/0077

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