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| Titre : |
Valorisation des Boues Issues de l’Industrie Papetière : Application dans les Domaines de Dépollution et Energétique |
| Type de document : |
document électronique |
| Auteurs : |
Meriem Merah, Auteur ; Chahra Boudoukha, Auteur |
| Editeur : |
Setif:UFA |
| Année de publication : |
2024 |
| Importance : |
1 vol (136 f.) |
| Format : |
29 cm |
| Langues : |
Français (fre) |
| Catégories : |
Thèses & Mémoires:Chimie
|
| Mots-clés : |
Paper sludge bioadsorbent pollution control biogas dyes adsorption water treatment Boue papetière dépollution biogaz colorants traitement des eaux |
| Index. décimale : |
204- chimie |
| Résumé : |
This study in the field of waste recovery explored the innovative potential of paper sludge as a bioadsorbent to depollute water loaded with organic dyes and as a biomass for energy production (biogas) by anaerobic digestion. After an in-depth bibliographical study, an experimental study was carried out on paper sludge (BP), involving physico-chemical characterization by (DRX, FTIR, FX, SAA, isoelectric pH), as well as adsorption tests on two dyes widely present in industrial effluents: methylene blue (BM) and crystal violet (CV). The influence of physico-chemical parameters such as pHi, Ci, contact time, T and material mass were studied to determine optimum adsorption conditions. The results obtained showed that BP has a good adsorption capacity towards BM and CV corresponding to 72.3 mg/g and 169.82 mg/g respectively. The model study showed that adsorption follows the Langmuir model (monolayer), and according to the kinetic model, it is rapid and follows pseudo-second-order kinetics. The thermodynamic study showed that adsorption is spontaneous (ΔG < 0) and exothermic (ΔH° <0). Biogas yield is 520 m3/TonneMO in the dry basis and 200 m3/TonneEchan.b.h in the wet basis, corresponding to methane production of 320 m3/TonneMO in the dry basis and 120 m3/Tonne Ech.b.h in the wet basis. |
| Note de contenu : |
Table des matières
Introduction générale……………………………………………………………………….. 1
Chapitre I : Les déchets à l’échelle mondiale………………………….…………………... 7
I.1. Introduction ……………………………………………………………………………….8
I.2. Historique………………………………………………………………………………….8
I.3. Classification des déchets…………………………………………………………...….....9
I.4. Impacts des déchets sur la santé humaine et l’environnement………………………...…11
I.4.1. Sur la santé de l’homme………………………………………………………...……11
I.4.2. Sur l’environnement…………………………………………………………...……..11
I.5. Statistique des déchets dans le monde……………………………………………………13
I.6. Statistique des déchets en Algérie……………………………………………..…………14
I.7. Conclusion………………………………………………………………………………..15
Références……………………………………………………………………………………16
Chapitre II : Valorisation des déchets lignocellulosiques…………………………………19
II.1. Introduction……………………………………………………………………...………20
II.1. Boues issues d’industrie papetière……………………………………………………....20
II.1.1. Composition et caractéristiques des boues issues de l’industrie papetière…………20
II.2. Valorisation des boues issues de l’industrie papetière…………………………..………22
II.2.1. Adsorption…………………………………………………………………...……...22
II.2.2. Electrochimie……………………………………………………………………….23
II.2.3. Production d’énergie (biogaz ; biocarburant, biodiesel) et de produits chimique….24
II.3. Déchets lignocellulosiques………………………………………….…………...………26
II.4. Voies de valorisation des résidus lignocellulosiques……………………………………26
II.4.1. Production de bioénergie ……………………………………………………...……26
II.4.2. Production de produits chimiques………………………………………...………...27
II.4.3. Compostage…………………………………………………………………………28
II.4.4. Utilisation comme adsorbants………………………………………………………28
II.5. Conclusion……………………………………………………………….………………29
Références……………………………………………………………………………...…….29
Chapitre III : L’adsorption comme technique de dépollution…………………………....37
III.1. Introduction…………………………………………………………………………..…38
III.2. Historique………………………………………………………………………….……38
III.3. Types d’adsorption……………………………………………………………………...39
III.3.1 Adsorption physique ……………………………………………………………….40
III.3.2 Adsorption chimique………………………………………………………………..40
III.4. Cinétique………………………………………………………………………………..41
III.4.1. Modèle pseudo premier ordre (MPPO) ………………………………………....…41
III.4.2. Modèle pseudo second ordre (MPSO)…………………………………………..…42
III.5. Isothermes d’adsorption………………………………………..……………………….42
III.6. Paramètres thermodynamiques…………………………………………………………43
III.7. Différents types d’adsorbants………………………………………………….………..44
III.7.1. Adsorbants naturels……………………………………………………………..….44
III.7.1.1. Adsorbants à base de croûte terrestre……………………………………...44
III.7.2. Adsorbants non naturels……………………………………………………….…...44
III.7.2.1. Adsorbants synthétisés en laboratoire…………………………………..…44
III.7.2.2. Adsorbants commerciaux……………………………………………….…45
III.8. Bioadsorbants……………………………………………………………………….…..45
III.9. Conclusion……………………………………………………………………..……….46
Références……………………………………………………………………………………46
Chapitre IV : Les colorants comme polluants potentiels de la matrice eau…………..…51
IV.1. Introduction……………………………………………………………………………..52
IV.2. Historique des colorants …………………………………………………………..……52
IV.3. Familles des colorants ………………………………………………………………….53
IV.3.1. Colorants naturels………………………………………………………..……….53
IV.3.2. Colorants synthétiques ………………………………………………………...….55
IV.4. Classification des colorants…………………………………………………………….56
IV.4.1. Selon la constitution chimique ……………………………………………………56
IV.4.2. Selon leur Applications …………………………………………………………58
IV.5. Impact des colorants sur l’humain et l'environnement.………………………......…….59
IV.6. Généralités sur le bleu de méthylène…………………………………………….……..59
IV.6.1. Propriétés physico-chimiques……………………………………………………..60
IV.6.2. Applications du bleu de méthylène…………………………………………….….61
IV.6.3. Toxicité du bleu de méthylène………………………………………………….…62
IV.7. Généralités sur le cristal violet………………………………………………………….62
IV.7.1. Propriétés physico-chimiques du cristal violet………………………………...….62
IV.7.2. Domaine d’utilisation du cristal violet………………………………………….....64
IV.7.3. Toxicité du cristal violet…………………………………………………………..64
IV.8. Conclusion………………………………………………………………………….…..65
IV.9. Références…………………………………………………………………..….……...65
Chapitre V : Etude expérimentale : Application de la BP comme biosorbant des colorants et comme biomasse pour la production de biogaz………………66
V.2. Matériels et méthodes ……………………...…………………………….……………..78
V.2.1. Préparation de la poudre brute (PB) à partir de la boue papetière……………….…78
V.2.2. Caractérisation physicochimiques de la BP……………………………………...…79
V.2.2.1. Point isoélectrique ou pH de charge nulle (pHPZC) ………..….…………….79
V.2.2.2. Fluorescence par rayons X (FX)……………………………….…….…...…..80
V.2.2.3. Photométrie d’absorption atomique……………..………………….……..….80
V.2.2.4. Surface spécifique (SBET)………………………………..…………..…….….80
V.2.2.5. Microscopie électronique à balayage (MEB)……………………….……..….80
V.2.2.6. Diffraction des rayons X (DRX)…………………………………...….….…..80
V.2.2.7. Spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) ………..….….….81
V.2.2.8. Photométrie à flamme……….…………………………………….……….....81
V.2.2.9. Détermination du pH ………….………...………………………..…….….…81
V.2.2.10. Teneurs en solides (totaux (ST) et volatils (SV))………….….……...….…..81
V.2.2.11. Détermination d’azote ammoniacale ……………………………....…….….82
V.2.2.12. Alcalinité…………………..…………………………………………….…..82
V.2.2.13. Acides organiques……………………..………………………………….…82
V.2.2. Adsorption ………………...………………………………………………………..83
V.2.2.1. Préparation des adsorbats (polluants)………….……………………….....….83
V.2.2.2. Essais d’adsorption…………………………………………………..…….....84
V.2.3. Digestion anaérobie…………………………………………………………..……..85
V.2.3.1. Protocole pour la détermination du potentiel méthanogène (BMP)………….85
V.3. Conclusion………………………………………………………………...…………….88
Références……………………………………………………………………………...……88
Chapitre VI : Etude expérimentale : Résultats et discussions……………………………90
VI .1. Introduction ………………………………………………………..………….…….…91
VI.2. Résultats et discussions …………………………………………………...……………91
VI.2.1. Caractérisation physico-chimique …………………………………………..….…91
VI.2.2. Essais d’adsorption…………………………………………………………...….103
VI.2.2.1. Bleu de méthylène………………………………...…………………...…103
VI.2.2.2. Cristal violet…………………………………………………………..…112
VI .2.3. Digestion anaérobie…………………………………………...……………….121
VI .2.3.1. Production de biogaz…………………………………………………..121
VI .2.3.2. Production du méthane (CH4)……………………………………........122
VI .2.3.3. Représentativité de cette étude par rapport à d'autres études sur production de biogaz en utilisant déchets lignocellulosiques………………………………..124
VI .3. Conclusion…………………………………………………………………………….125
Références…………………………………………………………………………………..126
Conclusion générale………………………………………………………………………....131
Annexes…………………………………………………………………………………..…. |
| Côte titre : |
DCH/0034 |
| En ligne : |
https://drive.google.com/file/d/1ARuTVF61A8qtr_X0vXYaCpRI4c7C2RRE/view?usp=shari [...] |
| Format de la ressource électronique : |
pdf |
Valorisation des Boues Issues de l’Industrie Papetière : Application dans les Domaines de Dépollution et Energétique [document électronique] / Meriem Merah, Auteur ; Chahra Boudoukha, Auteur . - [S.l.] : Setif:UFA, 2024 . - 1 vol (136 f.) ; 29 cm. Langues : Français ( fre)
| Catégories : |
Thèses & Mémoires:Chimie
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| Mots-clés : |
Paper sludge bioadsorbent pollution control biogas dyes adsorption water treatment Boue papetière dépollution biogaz colorants traitement des eaux |
| Index. décimale : |
204- chimie |
| Résumé : |
This study in the field of waste recovery explored the innovative potential of paper sludge as a bioadsorbent to depollute water loaded with organic dyes and as a biomass for energy production (biogas) by anaerobic digestion. After an in-depth bibliographical study, an experimental study was carried out on paper sludge (BP), involving physico-chemical characterization by (DRX, FTIR, FX, SAA, isoelectric pH), as well as adsorption tests on two dyes widely present in industrial effluents: methylene blue (BM) and crystal violet (CV). The influence of physico-chemical parameters such as pHi, Ci, contact time, T and material mass were studied to determine optimum adsorption conditions. The results obtained showed that BP has a good adsorption capacity towards BM and CV corresponding to 72.3 mg/g and 169.82 mg/g respectively. The model study showed that adsorption follows the Langmuir model (monolayer), and according to the kinetic model, it is rapid and follows pseudo-second-order kinetics. The thermodynamic study showed that adsorption is spontaneous (ΔG < 0) and exothermic (ΔH° <0). Biogas yield is 520 m3/TonneMO in the dry basis and 200 m3/TonneEchan.b.h in the wet basis, corresponding to methane production of 320 m3/TonneMO in the dry basis and 120 m3/Tonne Ech.b.h in the wet basis. |
| Note de contenu : |
Table des matières
Introduction générale……………………………………………………………………….. 1
Chapitre I : Les déchets à l’échelle mondiale………………………….…………………... 7
I.1. Introduction ……………………………………………………………………………….8
I.2. Historique………………………………………………………………………………….8
I.3. Classification des déchets…………………………………………………………...….....9
I.4. Impacts des déchets sur la santé humaine et l’environnement………………………...…11
I.4.1. Sur la santé de l’homme………………………………………………………...……11
I.4.2. Sur l’environnement…………………………………………………………...……..11
I.5. Statistique des déchets dans le monde……………………………………………………13
I.6. Statistique des déchets en Algérie……………………………………………..…………14
I.7. Conclusion………………………………………………………………………………..15
Références……………………………………………………………………………………16
Chapitre II : Valorisation des déchets lignocellulosiques…………………………………19
II.1. Introduction……………………………………………………………………...………20
II.1. Boues issues d’industrie papetière……………………………………………………....20
II.1.1. Composition et caractéristiques des boues issues de l’industrie papetière…………20
II.2. Valorisation des boues issues de l’industrie papetière…………………………..………22
II.2.1. Adsorption…………………………………………………………………...……...22
II.2.2. Electrochimie……………………………………………………………………….23
II.2.3. Production d’énergie (biogaz ; biocarburant, biodiesel) et de produits chimique….24
II.3. Déchets lignocellulosiques………………………………………….…………...………26
II.4. Voies de valorisation des résidus lignocellulosiques……………………………………26
II.4.1. Production de bioénergie ……………………………………………………...……26
II.4.2. Production de produits chimiques………………………………………...………...27
II.4.3. Compostage…………………………………………………………………………28
II.4.4. Utilisation comme adsorbants………………………………………………………28
II.5. Conclusion……………………………………………………………….………………29
Références……………………………………………………………………………...…….29
Chapitre III : L’adsorption comme technique de dépollution…………………………....37
III.1. Introduction…………………………………………………………………………..…38
III.2. Historique………………………………………………………………………….……38
III.3. Types d’adsorption……………………………………………………………………...39
III.3.1 Adsorption physique ……………………………………………………………….40
III.3.2 Adsorption chimique………………………………………………………………..40
III.4. Cinétique………………………………………………………………………………..41
III.4.1. Modèle pseudo premier ordre (MPPO) ………………………………………....…41
III.4.2. Modèle pseudo second ordre (MPSO)…………………………………………..…42
III.5. Isothermes d’adsorption………………………………………..……………………….42
III.6. Paramètres thermodynamiques…………………………………………………………43
III.7. Différents types d’adsorbants………………………………………………….………..44
III.7.1. Adsorbants naturels……………………………………………………………..….44
III.7.1.1. Adsorbants à base de croûte terrestre……………………………………...44
III.7.2. Adsorbants non naturels……………………………………………………….…...44
III.7.2.1. Adsorbants synthétisés en laboratoire…………………………………..…44
III.7.2.2. Adsorbants commerciaux……………………………………………….…45
III.8. Bioadsorbants……………………………………………………………………….…..45
III.9. Conclusion……………………………………………………………………..……….46
Références……………………………………………………………………………………46
Chapitre IV : Les colorants comme polluants potentiels de la matrice eau…………..…51
IV.1. Introduction……………………………………………………………………………..52
IV.2. Historique des colorants …………………………………………………………..……52
IV.3. Familles des colorants ………………………………………………………………….53
IV.3.1. Colorants naturels………………………………………………………..……….53
IV.3.2. Colorants synthétiques ………………………………………………………...….55
IV.4. Classification des colorants…………………………………………………………….56
IV.4.1. Selon la constitution chimique ……………………………………………………56
IV.4.2. Selon leur Applications …………………………………………………………58
IV.5. Impact des colorants sur l’humain et l'environnement.………………………......…….59
IV.6. Généralités sur le bleu de méthylène…………………………………………….……..59
IV.6.1. Propriétés physico-chimiques……………………………………………………..60
IV.6.2. Applications du bleu de méthylène…………………………………………….….61
IV.6.3. Toxicité du bleu de méthylène………………………………………………….…62
IV.7. Généralités sur le cristal violet………………………………………………………….62
IV.7.1. Propriétés physico-chimiques du cristal violet………………………………...….62
IV.7.2. Domaine d’utilisation du cristal violet………………………………………….....64
IV.7.3. Toxicité du cristal violet…………………………………………………………..64
IV.8. Conclusion………………………………………………………………………….…..65
IV.9. Références…………………………………………………………………..….……...65
Chapitre V : Etude expérimentale : Application de la BP comme biosorbant des colorants et comme biomasse pour la production de biogaz………………66
V.2. Matériels et méthodes ……………………...…………………………….……………..78
V.2.1. Préparation de la poudre brute (PB) à partir de la boue papetière……………….…78
V.2.2. Caractérisation physicochimiques de la BP……………………………………...…79
V.2.2.1. Point isoélectrique ou pH de charge nulle (pHPZC) ………..….…………….79
V.2.2.2. Fluorescence par rayons X (FX)……………………………….…….…...…..80
V.2.2.3. Photométrie d’absorption atomique……………..………………….……..….80
V.2.2.4. Surface spécifique (SBET)………………………………..…………..…….….80
V.2.2.5. Microscopie électronique à balayage (MEB)……………………….……..….80
V.2.2.6. Diffraction des rayons X (DRX)…………………………………...….….…..80
V.2.2.7. Spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) ………..….….….81
V.2.2.8. Photométrie à flamme……….…………………………………….……….....81
V.2.2.9. Détermination du pH ………….………...………………………..…….….…81
V.2.2.10. Teneurs en solides (totaux (ST) et volatils (SV))………….….……...….…..81
V.2.2.11. Détermination d’azote ammoniacale ……………………………....…….….82
V.2.2.12. Alcalinité…………………..…………………………………………….…..82
V.2.2.13. Acides organiques……………………..………………………………….…82
V.2.2. Adsorption ………………...………………………………………………………..83
V.2.2.1. Préparation des adsorbats (polluants)………….……………………….....….83
V.2.2.2. Essais d’adsorption…………………………………………………..…….....84
V.2.3. Digestion anaérobie…………………………………………………………..……..85
V.2.3.1. Protocole pour la détermination du potentiel méthanogène (BMP)………….85
V.3. Conclusion………………………………………………………………...…………….88
Références……………………………………………………………………………...……88
Chapitre VI : Etude expérimentale : Résultats et discussions……………………………90
VI .1. Introduction ………………………………………………………..………….…….…91
VI.2. Résultats et discussions …………………………………………………...……………91
VI.2.1. Caractérisation physico-chimique …………………………………………..….…91
VI.2.2. Essais d’adsorption…………………………………………………………...….103
VI.2.2.1. Bleu de méthylène………………………………...…………………...…103
VI.2.2.2. Cristal violet…………………………………………………………..…112
VI .2.3. Digestion anaérobie…………………………………………...……………….121
VI .2.3.1. Production de biogaz…………………………………………………..121
VI .2.3.2. Production du méthane (CH4)……………………………………........122
VI .2.3.3. Représentativité de cette étude par rapport à d'autres études sur production de biogaz en utilisant déchets lignocellulosiques………………………………..124
VI .3. Conclusion…………………………………………………………………………….125
Références…………………………………………………………………………………..126
Conclusion générale………………………………………………………………………....131
Annexes…………………………………………………………………………………..…. |
| Côte titre : |
DCH/0034 |
| En ligne : |
https://drive.google.com/file/d/1ARuTVF61A8qtr_X0vXYaCpRI4c7C2RRE/view?usp=shari [...] |
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