Etude de l'elimination d'un colorant cationique par des procedes d'oxydation avancee / Nour El Houda Bousbia

Public ISBD Titre : Etude de l'elimination d'un colorant cationique par des procedes d'oxydation avancee Type de document : texte imprimé Auteurs : Nour El Houda Bousbia ; Razika Derafa ; Lynda Aroui, Directeur de thèse Editeur : Setif:UFA Année de publication : 2024 Importance : 1 vol (73 f.) Format : 29 cm Langues : Français (fre) Catégories : Thèses & Mémoires:Chimie Mots-clés : Cristal violet Fenton Photo-fenton Homogène Index. décimale : 540 Chimie et sciences connexes Résumé : Ce travail a pour objectif de tester l’efficacité des différentes techniques photochimiques, dans le processus de décoloration d’un colorant cationique, en l’occurrence, le cristal violet en milieu aqueux et en phase homogène, en variant les paramètres qui influent sur l’efficacité des procédés étudiés tel que : le rapport H2O2/Fe2+, pH, et la température. La décoloration a d’abord été obtenue par photolyse directe à 365 nm et à la lumière solaire. Il a été constaté que le CV à la lumière solaire s’est photolysé plus rapidement qu’à 365nm pour une concentration de 10 ppm. Les pourcentages de décoloration ont été de : 66%, 20%. Afin d’améliorer le rendement d’élimination, des procédés d’oxydation avancés tels que Fe2+/ H2O2 et Fe2+/ H2O2/UV ont été utilisés. Cependant les procédés d’oxydations avancés en absence de rayonnement UV en utilisant le système Fenton (Fe2+ /H2O2) a permis d’obtenir des résultats satisfaisants dans le processus de dégradation du colorant pour le rapport ([H2O2] / [Fe2+])= 20, où le taux d’abattement a été de 70 % obtenu au bout de 60 minutes de traitement. La dégradation des colorants par le procédé de Fenton augmente avec l’augmentation de la concentration de l’oxydant (le rapport R). La décoloration de CV est étroitement liée à la valeur de pH initial de la solution. Une meilleure décoloration est observée pour un pH acide (pH=3). Cependant, une étude thermique conduite avant celle menée par les POAs, a été nécessaire, afin de déceler des transformations de structure du substrat, en présence de H2O2 et en l’absence du rayonnement UV. Dans ces conditions, les résultats obtenus n’ont montré aucune transformation structurale du CV ; ce qui nous a donc permis de bien dire que le CV n’est pas sensible au peroxyde d’hydrogène. Par ailleurs, ces résultats ont été moyennement forts en présence d’un autre procédé : Le Fe2+/ H2O2/UV. Le couplage du procédé Fenton avec la lumière ultraviolette (photo Fenton) a donné de très bons résultats pour la dégradation du colorant. En effet, l’élimination des colorants était presque totale 93 % au bout de 35 min. Nous pouvons donc dire que les UV favorisent la formation des radicaux hydroxyles pour la dégradation = This work aims to test the effectiveness of different photochemical techniques, in the process of decolorization of a cationic dye, in this case, crystal violet in an aqueous medium and in a homogeneous phase, by varying the parameters which influence the the effectiveness of the processes studied such as: the H2O2/Fe2+ ratio, pH, and temperature . Decolorization was first achieved by direct photolysis at 365 nm and sunlight . It was found that CV in sunlight photolyzed faster than at 365nm for a concentration of 10 ppm. The discoloration percentages were: 66%, 20% . In order to improve the removal efficiency, advanced oxidation processes such as Fe2+/H2O2 and Fe2+/H2O2/UV were used . However, advanced oxidation processes in the absence of UV radiation using the Fenton system (Fe2+ /H2O2) made it possible to obtain satisfactory results in the dye degradation process for the ratio ([H2O2] / [Fe2+])= 20, where the reduction rate was 70% obtained after 60 minutes of treatment. The degradation of dyes by the Fenton process increases with increasing oxidant concentration (the R ratio). CV discoloration is closely related to the initial pH value of the solution. Better discoloration is observed for an acidic pH (pH=3). However, a thermal study carried out before that carried out by the POAs was necessary, in order to detect structural transformations of the substrate, in the presence of H2O2 and in the absence of UV radiation. Under these conditions, the results obtained showed no structural transformation of the CV; which therefore allowed us to clearly say that CV is not sensitive to hydrogen peroxide . Furthermore, these results were moderately strong in the presence of another process: Fe2+/H2O2/UV. The coupling of the Fenton process with ultraviolet light (photo Fenton) gave very good results for the degradation of the dye. Indeed, the elimination of the dyes was almost total 93% after 35 min. We can therefore say that UV promotes the formation of hydroxyl radicals for degradation. Note de contenu : Sommaire Chapitre I Synthèse bibliographique Partie A : Généralité sur la pollution des eaux I-A. Généralité sur la pollution des eaux ………………………………………………………..……...5 I-A.1. Classification de la pollution ……………………………………………………………….…...6 I-A.1.1. Classification selon le type de polluant………………………………………...………..…….6 I-A.1.2. Classification selon l’origine de la pollution……………………………………………..........7 I-A.2. Les rejets liquides industriels………………………………………………..………..………......8 I-A.3. Procédés classiques de traitement des eaux ………………………………………………………9 I-A.3.1-Méthodes physico-chimique ………………………………………………………..…………..9 I-A.3.2-Méthodes microbiologiques …………….………………………………… …………….…….9 Partie B : Généralités sur les colorants organiques I-B.1. Généralités sur les colorants organiques ……………..………………………………….……..11 I-B.2. Définition d’un colorant ….……………………………………………………………………11 I-B.3. Historique d’un colorant ………………………….……………………………………………12 I-B.4. Classification des colorants …………………...……………………………………………….12 I-B.4.1. Les colorants naturels ………………………………………………………………………..13 I-B.4.2. Les colorants synthétiques …………………………………………………………………..13 I-B.5. Classification chimique ……………………………………………………………………….14 I-B.5.1. Les colorants azoïques ………………………………………………………………………14 I-B.5.2. Les colorants triphénylméthanes …………………………………………………………….14 I-B.5.3. Les colorants anthraquinoniques …………………………………………………………….15 I-B.5.4. Les colorants indigoïdes ……………………………………………………………………..15 I-B.5.5. Les colorants nitrés et nitrosés ………………………………………………………………16 I-B.6. Utilisations des colorants ………………………………………………………..…………16-17 I-B.7. La toxicité ……………………………………………………………………………...............17 I-B.8. Impact des colorants sur l’environnement et la santé : I-B.8.1. L’environnement ………………………………………………………………..………… 18 I-B.8.2. La santé ……………..…………………………………………………………..……………18 Partie C : Généralités sur les Procèdes d’Oxydation Avancée (PAO) I-C.1. Généralités sur les Procèdes d’Oxydation Avancée (PAO) et sur le procédé de Fenton …………………………………………...……………………………………………………………20 I-C.2. Procédés d’oxydation ………………………………………………………………….....…....21 I-C.2.1. Procédé d’oxydation utilisant H2O2 ……………………………………………..………….22 I-C.2.2. Procédé d’oxydation utilisant l’ozone ……………………………………………………….23 I-C.2.3. Les procédés d’oxydation avancée (POA) ……………………………..……………………24 I-C.3. Les radicaux hydroxyles ……………………………………………………………………….26 I-C.4. Application du réactif de Fenton dans le traitement des eaux et des effluents……………………………..………………………………………….27 I-C.5. Procédé Fenton (Fe2+/H2O2) …………………...……..……………………………………….29 I-C.5.1. Oxydation par le réactif de Fenton (H2O2+/ Fe2+)……………………………………………31 I-C.5.2. Propriétés physico-chimiques du fer (II)…………………………………………..…………31 I-C.6. Procédé Photo-Fenton Fe2+/H2O2/UV………………………………….…………………...…32 I-C.7. Développements actuels et futurs des POA…………………………………..………………..35 Chapitre II Protocoles expérimentaux et méthodes d’analyses II.1. Produits chimiques…………………………………………………..………….………..……...37 II.2. Choix du colorant ...............…………………………………………………..………………....37 II.3. Matériels et verriers…………………………………………………………….…………….….38 II.4. Dispositif d’irradiation…………………………………….…………..………..…..…….……..39 II.4.1. Photolyse et procédés d’oxydation avancés ……………………………….………………….40 II.5. Méthodologie expérimentale …………………………………………………………………....40 II.5.1. Préparation des solutions……………………………………..……………………….………40 II.5.2. Processus de photochimie …………………………………….…………………...………….41 II.5.3. Mode opératoire …………………………………………………….……...………...............41 II.6. Mode d’analyse …………………………………………………....…………………………...42 II.6.1. pH métrie …………...………………………………………….………………….………….42 II.7.2. Analyse par spectrophotométrie UV/visible …………………………………………………42 II.7.3. Etalonnage ………………………….………………………………………………………...43 Chapitre III Résultat et discussion III.1. Introduction………………………………………………………...………………………..….45 III.2. Etude spectrale du CV. Influence du pH………………………………………………………..45 III.2.1. Spectre d’absorption UV-visible cristal violet ………………………………………..……....45 III.3. Photo transformation du CV en lumière artificielle et solaire en milieu homogène ……………47 III.3.1. Photolyse directe du CV à 365 nm en lumière artificielle ………………………………........47 III.3.2. Photolyse directe du CV en lumière solaire …………………………………………….……47 III.3.3. Spectre du peroxyde d’hydrogène ……………………………………………………............48 III.3.4. Etude thermique du H2O2/CV ………………………………………………… …………….49 III.4. Décoloration du CV par les procédés Fenton et Photo-Fenton ………………………………….50 III.4.1. Procédé Fenton ……………………………………………………………………..………...50 III.4.1.1. Possibilité de formation de complexe : colorants / Fe2+ …………………………...………..51 III.4.1.2. Oxydation du CV par le réactif de Fenton [H2O2] / [Fe2+] …………………………………52 III.4.1.3. Influence du rapport [H2O2] / [Fe2+] ; [Fe2+]=10-4M ………………………………….......52 III.4.2. Effet du pH sur la dégradation du CV 10 ppm par le procédé Fenton …………………………53 III.4.3. Influence de la température sur la dégradation du CV 10 ppm par le procédé Fenton…….......54 III.4.4. Oxydation par le réactif Photo-Fenton en lumière artificielle (procédé Fe2+/ H2O2/UV365)…...55 III.4.4.1. Influence du rapport [H2O2] / [Fe2+] sur le procédé Photo-Fenton ………………………….56 III.4.4.2. Etude cinétique de ce procédé ………………………………………………………...……57 III.4.4.3. Oxydation des colorants par le procédé hélio-photo-Fenton (photo-Fenton solaire)……......58 III.4.4.3.1 Cinétique de dégradation par procédé hélio-photo-Fenton ………………………...…….59 III.5. Etude comparative des deux procédés Fenton et photo- Fenton (à 365 nm)………………..........61 Conclusion ……………………………………………………………………………………………63 III.6. Comparaison des performances des procédés étudiés en milieu homogène pour le colorant Cristal Violet ………………………………………....…...................................63 Côte titre : MACH/0330 Etude de l'elimination d'un colorant cationique par des procedes d'oxydation avancee [texte imprimé] / Nour El Houda Bousbia ; Razika Derafa ; Lynda Aroui, Directeur de thèse . - [S.l.] : Setif:UFA, 2024 . - 1 vol (73 f.) ; 29 cm. Langues : Français (fre) Catégories : Thèses & Mémoires:Chimie Mots-clés : Cristal violet Fenton Photo-fenton Homogène Index. décimale : 540 Chimie et sciences connexes Résumé : Ce travail a pour objectif de tester l’efficacité des différentes techniques photochimiques, dans le processus de décoloration d’un colorant cationique, en l’occurrence, le cristal violet en milieu aqueux et en phase homogène, en variant les paramètres qui influent sur l’efficacité des procédés étudiés tel que : le rapport H2O2/Fe2+, pH, et la température. La décoloration a d’abord été obtenue par photolyse directe à 365 nm et à la lumière solaire. Il a été constaté que le CV à la lumière solaire s’est photolysé plus rapidement qu’à 365nm pour une concentration de 10 ppm. Les pourcentages de décoloration ont été de : 66%, 20%. Afin d’améliorer le rendement d’élimination, des procédés d’oxydation avancés tels que Fe2+/ H2O2 et Fe2+/ H2O2/UV ont été utilisés. Cependant les procédés d’oxydations avancés en absence de rayonnement UV en utilisant le système Fenton (Fe2+ /H2O2) a permis d’obtenir des résultats satisfaisants dans le processus de dégradation du colorant pour le rapport ([H2O2] / [Fe2+])= 20, où le taux d’abattement a été de 70 % obtenu au bout de 60 minutes de traitement. La dégradation des colorants par le procédé de Fenton augmente avec l’augmentation de la concentration de l’oxydant (le rapport R). La décoloration de CV est étroitement liée à la valeur de pH initial de la solution. Une meilleure décoloration est observée pour un pH acide (pH=3). Cependant, une étude thermique conduite avant celle menée par les POAs, a été nécessaire, afin de déceler des transformations de structure du substrat, en présence de H2O2 et en l’absence du rayonnement UV. Dans ces conditions, les résultats obtenus n’ont montré aucune transformation structurale du CV ; ce qui nous a donc permis de bien dire que le CV n’est pas sensible au peroxyde d’hydrogène. Par ailleurs, ces résultats ont été moyennement forts en présence d’un autre procédé : Le Fe2+/ H2O2/UV. Le couplage du procédé Fenton avec la lumière ultraviolette (photo Fenton) a donné de très bons résultats pour la dégradation du colorant. En effet, l’élimination des colorants était presque totale 93 % au bout de 35 min. Nous pouvons donc dire que les UV favorisent la formation des radicaux hydroxyles pour la dégradation = This work aims to test the effectiveness of different photochemical techniques, in the process of decolorization of a cationic dye, in this case, crystal violet in an aqueous medium and in a homogeneous phase, by varying the parameters which influence the the effectiveness of the processes studied such as: the H2O2/Fe2+ ratio, pH, and temperature . Decolorization was first achieved by direct photolysis at 365 nm and sunlight . It was found that CV in sunlight photolyzed faster than at 365nm for a concentration of 10 ppm. The discoloration percentages were: 66%, 20% . In order to improve the removal efficiency, advanced oxidation processes such as Fe2+/H2O2 and Fe2+/H2O2/UV were used . However, advanced oxidation processes in the absence of UV radiation using the Fenton system (Fe2+ /H2O2) made it possible to obtain satisfactory results in the dye degradation process for the ratio ([H2O2] / [Fe2+])= 20, where the reduction rate was 70% obtained after 60 minutes of treatment. The degradation of dyes by the Fenton process increases with increasing oxidant concentration (the R ratio). CV discoloration is closely related to the initial pH value of the solution. Better discoloration is observed for an acidic pH (pH=3). However, a thermal study carried out before that carried out by the POAs was necessary, in order to detect structural transformations of the substrate, in the presence of H2O2 and in the absence of UV radiation. Under these conditions, the results obtained showed no structural transformation of the CV; which therefore allowed us to clearly say that CV is not sensitive to hydrogen peroxide . Furthermore, these results were moderately strong in the presence of another process: Fe2+/H2O2/UV. The coupling of the Fenton process with ultraviolet light (photo Fenton) gave very good results for the degradation of the dye. Indeed, the elimination of the dyes was almost total 93% after 35 min. We can therefore say that UV promotes the formation of hydroxyl radicals for degradation. Note de contenu : Sommaire Chapitre I Synthèse bibliographique Partie A : Généralité sur la pollution des eaux I-A. Généralité sur la pollution des eaux ………………………………………………………..……...5 I-A.1. Classification de la pollution ……………………………………………………………….…...6 I-A.1.1. Classification selon le type de polluant………………………………………...………..…….6 I-A.1.2. Classification selon l’origine de la pollution……………………………………………..........7 I-A.2. Les rejets liquides industriels………………………………………………..………..………......8 I-A.3. Procédés classiques de traitement des eaux ………………………………………………………9 I-A.3.1-Méthodes physico-chimique ………………………………………………………..…………..9 I-A.3.2-Méthodes microbiologiques …………….………………………………… …………….…….9 Partie B : Généralités sur les colorants organiques I-B.1. Généralités sur les colorants organiques ……………..………………………………….……..11 I-B.2. Définition d’un colorant ….……………………………………………………………………11 I-B.3. Historique d’un colorant ………………………….……………………………………………12 I-B.4. Classification des colorants …………………...……………………………………………….12 I-B.4.1. Les colorants naturels ………………………………………………………………………..13 I-B.4.2. Les colorants synthétiques …………………………………………………………………..13 I-B.5. Classification chimique ……………………………………………………………………….14 I-B.5.1. Les colorants azoïques ………………………………………………………………………14 I-B.5.2. Les colorants triphénylméthanes …………………………………………………………….14 I-B.5.3. Les colorants anthraquinoniques …………………………………………………………….15 I-B.5.4. Les colorants indigoïdes ……………………………………………………………………..15 I-B.5.5. Les colorants nitrés et nitrosés ………………………………………………………………16 I-B.6. Utilisations des colorants ………………………………………………………..…………16-17 I-B.7. La toxicité ……………………………………………………………………………...............17 I-B.8. Impact des colorants sur l’environnement et la santé : I-B.8.1. L’environnement ………………………………………………………………..………… 18 I-B.8.2. La santé ……………..…………………………………………………………..……………18 Partie C : Généralités sur les Procèdes d’Oxydation Avancée (PAO) I-C.1. Généralités sur les Procèdes d’Oxydation Avancée (PAO) et sur le procédé de Fenton …………………………………………...……………………………………………………………20 I-C.2. Procédés d’oxydation ………………………………………………………………….....…....21 I-C.2.1. Procédé d’oxydation utilisant H2O2 ……………………………………………..………….22 I-C.2.2. Procédé d’oxydation utilisant l’ozone ……………………………………………………….23 I-C.2.3. Les procédés d’oxydation avancée (POA) ……………………………..……………………24 I-C.3. Les radicaux hydroxyles ……………………………………………………………………….26 I-C.4. Application du réactif de Fenton dans le traitement des eaux et des effluents……………………………..………………………………………….27 I-C.5. Procédé Fenton (Fe2+/H2O2) …………………...……..……………………………………….29 I-C.5.1. Oxydation par le réactif de Fenton (H2O2+/ Fe2+)……………………………………………31 I-C.5.2. Propriétés physico-chimiques du fer (II)…………………………………………..…………31 I-C.6. Procédé Photo-Fenton Fe2+/H2O2/UV………………………………….…………………...…32 I-C.7. Développements actuels et futurs des POA…………………………………..………………..35 Chapitre II Protocoles expérimentaux et méthodes d’analyses II.1. Produits chimiques…………………………………………………..………….………..……...37 II.2. Choix du colorant ...............…………………………………………………..………………....37 II.3. Matériels et verriers…………………………………………………………….…………….….38 II.4. Dispositif d’irradiation…………………………………….…………..………..…..…….……..39 II.4.1. Photolyse et procédés d’oxydation avancés ……………………………….………………….40 II.5. Méthodologie expérimentale …………………………………………………………………....40 II.5.1. Préparation des solutions……………………………………..……………………….………40 II.5.2. Processus de photochimie …………………………………….…………………...………….41 II.5.3. Mode opératoire …………………………………………………….……...………...............41 II.6. Mode d’analyse …………………………………………………....…………………………...42 II.6.1. pH métrie …………...………………………………………….………………….………….42 II.7.2. Analyse par spectrophotométrie UV/visible …………………………………………………42 II.7.3. Etalonnage ………………………….………………………………………………………...43 Chapitre III Résultat et discussion III.1. Introduction………………………………………………………...………………………..….45 III.2. Etude spectrale du CV. Influence du pH………………………………………………………..45 III.2.1. Spectre d’absorption UV-visible cristal violet ………………………………………..……....45 III.3. Photo transformation du CV en lumière artificielle et solaire en milieu homogène ……………47 III.3.1. Photolyse directe du CV à 365 nm en lumière artificielle ………………………………........47 III.3.2. Photolyse directe du CV en lumière solaire …………………………………………….……47 III.3.3. Spectre du peroxyde d’hydrogène ……………………………………………………............48 III.3.4. Etude thermique du H2O2/CV ………………………………………………… …………….49 III.4. Décoloration du CV par les procédés Fenton et Photo-Fenton ………………………………….50 III.4.1. Procédé Fenton ……………………………………………………………………..………...50 III.4.1.1. Possibilité de formation de complexe : colorants / Fe2+ …………………………...………..51 III.4.1.2. Oxydation du CV par le réactif de Fenton [H2O2] / [Fe2+] …………………………………52 III.4.1.3. Influence du rapport [H2O2] / [Fe2+] ; [Fe2+]=10-4M ………………………………….......52 III.4.2. Effet du pH sur la dégradation du CV 10 ppm par le procédé Fenton …………………………53 III.4.3. Influence de la température sur la dégradation du CV 10 ppm par le procédé Fenton…….......54 III.4.4. Oxydation par le réactif Photo-Fenton en lumière artificielle (procédé Fe2+/ H2O2/UV365)…...55 III.4.4.1. Influence du rapport [H2O2] / [Fe2+] sur le procédé Photo-Fenton ………………………….56 III.4.4.2. Etude cinétique de ce procédé ………………………………………………………...……57 III.4.4.3. Oxydation des colorants par le procédé hélio-photo-Fenton (photo-Fenton solaire)……......58 III.4.4.3.1 Cinétique de dégradation par procédé hélio-photo-Fenton ………………………...…….59 III.5. Etude comparative des deux procédés Fenton et photo- Fenton (à 365 nm)………………..........61 Conclusion ……………………………………………………………………………………………63 III.6. Comparaison des performances des procédés étudiés en milieu homogène pour le colorant Cristal Violet ………………………………………....…...................................63 Côte titre : MACH/0330

Exemplaires (1)

Code-barres	Cote	Support	Localisation	Section	Disponibilité
MACH/0330	MACH/0330	Mémoire	Bibliothéque des sciences	Français	Disponible Disponible

---

1 (1 - 1 / 1)