Elimination des polluants organique et inorganiques dans les milieux aqueux par des biomatériaux bruts et activés. Ali Ahmed Atef 2025

Dans l’optique d’un développement économique et durable, la conversion des déchets agro-industriels et alimentaires en produits utiles a suscité un vif intérêt à cause de leur coût réduit, de leurs performances supérieures et de leur durabilité. Cette étude développe et examine deux matériaux d’origines différentes afin d’éliminer les polluants des milieux aqueux. Le premier est issu des dechets de coquilles d’œufs (ES) transformées en oxyde de calcium (CaO) après calcination et revêtus de CuO pour agir comme photocatalyseur (ES@CuO) dans l’élimination du colorant fuchsine basique (FB) sous lumière visible. Le second matériau est issu des coques de graines du chardon Marie (CGCM) utilisées comme bio-adsorbant pour l’élimination de la FB et du chrome hexavalent (Cr (VI)) de l’eau. Les propriétés des matériaux ont été évaluées à travers diverses techniques (FTIR, DRX, MEB, etc.), et leur efficacité étudiée sous différents paramètres opérationnels. Les résultats montrent que l’ES@CuO5%_800 °C élimine 99% de la FB en 30 min. Les CGCM démontrent une efficacité d’adsorption de la FB de 97,5% à des valeurs de pH basique, tandis que dans le cas du Cr (VI), le taux d’élimination est de 97,63% à une valeur de pH acide. Les études cinétiques ont révélé que l’adsorption suit un modèle de pseudo-second ordre, et le modèle de Langmuir a été confirmé pour l’adsorption de la FB et du Cr (VI). L’étude thermodynamique indique que l’adsorption de la FB est endothermique et celle du Cr (VI) est exothermique. Les résultats de cette étude encouragent la valorisation des déchets alimentaires et agro-industriels en matériaux durables pour l’assainissement de l’eau. Mots clés : Valorisation des déchets, Traitement de l’eau, Adsorption, Photocatalyse, Développement durable.

Développement et optimisation de nouveaux procédés d’élimination des polluants organique et inorganique des milieux aqueux.

Cette recherche doctorale se concentre sur la tâche cruciale d'éliminer les micropolluants organiques et inorganiques toxiques des environnements aquatiques. Plus précisément, l'étude examine l'élimination du violet de méthyle B10 (MV10B) et du chrome hexavalent par des processus d'adsorption mettant en oeuvre une approche hétérogène impliquant un composite de luffa α-FeOOH@Luffa et de l’écorce de grenade en poudre. Le α-FeOOH@Luffa a été synthétisé par la méthode hydrothermale, et à la fois le α-FeOOH@Luffa et l’ecorce de grenade ont été caractérisés en profondeur à l'aide de diverses techniques analytiques, notamment FTIR, DRX, BET et MEB. L'optimisation des paramètres régissant le processus d'élimination du MV10B et du chrome hexavalent a été réalisée à l'aide de la conception factorielle fractionnaire et des méthodologies de conception Box-Behnken. Ces techniques d'optimisation visaient à rationaliser les processus expérimentaux, réduisant à la fois le temps et le nombre d'essais nécessaires. Les résultats ont démontré des taux d'élimination très efficaces pour les deux polluants, avec une adsorption du MV10B par le α-FeOOH@Luffa et une élimination du chrome hexavalent par l’écorce de grenade en poudre atteignant des efficacités d'élimination allant jusqu'à 93,56 % et 94,79 %, respectivement. De plus, l'étude a examiné l'influence des composés organiques et inorganiques présents dans des échantillons réels, y compris l'eau de mer, sur l'élimination à la fois du colorant cationique et du métal lourd. Les biosorbants utilisés dans les deux cas ont présenté des capacités d'élimination significatives, même après plusieurs cycles de réutilisation du matériau. Les études de modélisation ont révélé que la cinétique suivait le modèle de pseudo- deuxième ordre avec une forte corrélation, indiquant une interaction spontanée et exothermique entre les polluants et la surface des biomatériaux. Dans l'ensemble, cette recherche apporte des informations précieuses sur l'élimination efficace des micropolluants toxiques des environnements aquatiques, offrant des solutions prometteuses pour la remédiation environnementale. Mots clés : Adsorption, Violet de méthyle 10B, chrome hexavalent, Optimisation, conception expérimentale, Modélisation, Efficacité d'élimination.

Etude d’élimination des polluants organique et inorganique par adsorption sur des déchets naturels et industriels.

Cette étude a pour objectif d’étudier la performance d'un matériau naturel: les coquilles de noix pour l'élimination du vert de malachite (VM) et du chrome Cr(VI) des eaux. Des analyses physico-chimiques ont été effectuées; les spectres infrarouges à transformée de Fourier (FTIR) ), la microscopie électronique à balayage (MEB), la diffraction des rayons X (DRX) et le pHpcz pour la caractérisation de l'adsorbant. Les expériences ont été menées en mode batch. L'effet de différents paramètres opératoires sur l'adsorption de VM et du Cr(VI) par les coquilles de noix tels que le temps de contact, le pH, la vitesse d'agitation, la température, la dose d'adsorbant et la concentration initiale de l'adsorbat a été étudié. Les résultats montrent que l'adsorption est maximale à 3 g/L de coquilles de noix à pH = 6,8 pour une concentration de 10 ppm en VM et à 2,3 g/L de coquilles de noix à pH = 1 pour une concentration de 10 ppm en Cr(VI). Les données d'équilibre ont été étudiées à l'aide de deux modèles isothermes tels que Langmuir et Freundlich par méthode linéaire. Une valeur satisfaisante du coefficient de corrélation de l'isotherme de Langmuir démontre que l'adsorption de VM et Cr(VI) par les coquilles de noix est une adsorption physique monocouche. Les études cinétiques ont montré que les données expérimentales étaient mieux décrites par un modèle de pseudo-second ordre. Mots-clés : Vert de malachite, chrome, Cr(VI), coquilles de noix, adsorption, biosorbant, cinétique.

Contribution à l’étude des matériaux naturels pour l’élimination des micropolluants dans les eaux usées.

Ce travail a été consacré à l’élimination du Bleu de méthylène (BM) en utilisant un matériau classique la silice naturelle d’El-Aouana Jijel et un biomatériau les coquilles d’arachides. Ces matériaux ont été caractérisés au moyen de techniques physico-chimiques et spectroscopiques tels que : FRX, DRX, IR, MEB et BET.Les tests d’adsorption ont été réalisés en mode statique. Pour le dosage du BM la spectrophotométrie d’absorption moléculaire (UV-Vis) a été utilisée comme méthode d’analyse. L’étude de l’influence des paramètres physico-chimiques tels que la masse, la vitesse d’agitation, la concentration initiale, le pH de la solution et la température, ont permis de déterminer les conditions optimales. Plusieurs modèles cinétiques comprenant le pseudo-premier ordre, le pseudo-second et le modèle de diffusion intraparticulaire ont été utilisés. De plus, les données d'équilibre ont été appliquées sur les modèles de Langmuir et Freundlich. L’adsorption a été bien décrite par le modèle cinétique de pseudo-deuxième ordre pour la silice naturelle et les coquilles d’arachides. L’isotherme d’adsorption du BM sur silice naturelle obéit au modèle de Langmuir par contre il obéit au modèle de Freundlich pour les coquilles d’arachides. Mots clés: Adsorption; Silice ; Coquilles d’arachides; Colorant; chrome; Isotherme; Modèle cinétique.

Adsorption des micropolluants organiques et minéraux par certains déchets d’origine naturelle et industrielle pour le traitement des eaux usés.

Ce travail a été consacré à l’’élimination du vert de malachite (VM) et le chrome hexavalent Cr(VI) en utilisant un déchet naturel les coquilles de grains de tournesols (CGT). Ce biomatériau a été caractérisé au moyen de techniques physico-chimiques et spectroscopiques tels que : FRX, DRX, IR et MEB, Il a été constaté que la CGT présente une morphologie semi-amorphe, poreux et de nature lignocéllulosique. Les tests d’adsorption ont été réalisés en régime statique. Pour le dosage du VM et du Cr(VI), la spectrophotométrie d’absorption moléculaire (UV-Vis) a été utilisée comme méthode d’analyse. L’étude de l’influence des paramètres physico-chimiques tels que le pH de la solution, la masse, la concentration initiale et la température, ont permis de déterminer les conditions optimales. Plusieurs modèles cinétiques comprenant le pseudo-premier ordre et le pseudo-second ont été utilisés. De plus, les données d'équilibre ont été appliquées sur les modèles de Langmuir et Freundlich. L’adsorption a été bien décrite par le modèle cinétique de pseudo-deuxième ordre pour le VM et le Cr(VI). L’isotherme d’adsorption du VM sur CGT obéit au modèle de Freundlich par contre il obéit au modèle de Langmuir pour le Cr(VI). Mots clés: Adsorption; Coquilles de grains de tournesol; Colorant; chrome; Isotherme; Modèle cinétique.

Chemical quality assessment of various bottled water marketed in algeria and their health-related effects.

Quarante-deux marques différentes entre eaux minérales et eaux de source ont été achetées sur des marchés variés en Algérie, elles ont été analysées pour leur qualité bactériologique et leurs éléments chimiques majeurs. Les résultats ont montré que toutes les marques présentaient une bonne qualité bactériologique (Absence d'E. coli, Coliformes totaux, Ps. aerugenosa, entérocoques et les spores anaérobies). Le diagramme de Piper a montré que (76,19 %) des échantillons étaient classés comme eau alcaline terrestre, où (80 %) d'entre eux appartiennent à des dominantes. Durov plot a montré que (64,28%) des échantillons appartiennent au type des anions dominant. En comparant les résultats avec les normes de l'OMS, nous avons constaté que seulement (16,67%) des marques sont conformes aux normes : Ain Bouglez, Righia, & Besbassa comme eaux de source, Texanna, El Goléa, Salsabil et Lalla Khadidja comme des eaux minérales, ces deux derniers ils n'ont pas assez de TDS pour les considérer comme des eaux minérales comme mentionné dans leurs étiquettes, ce qui a confirmé par la classification dendrogramme. Autrement, lorsque les résultats sont comparés aux normes algériennes, toutes les marques d’eaux se sont avérées être conformes à celles-ci à l'exception d'Arwa. Les consommateurs doivent être très prudents lorsqu'ils consomment de l'eau en bouteille, surtout s'ils ont déjà des problèmes de santé car ils ne peuvent pas choisir en fonction de l'étiquette, qui souvent ne reflète pas la véritable composition chimique. Mots clés : Algérie, effets sur la santé, eau minérale, diagramme de Piper, diagramme Durov, eau de source.

Valorisation des bioadsorbants à faible coût pour l’élimination des polluants présents dans les effluents aqueux.

La valorisation des déchets agricoles et industriels pour des applications environnementales telles que l'assainissement de l'eau est un grand gain environnemental et économique. Le but de ce travail était la préparation et l'application de bio-adsorbants innovants tels que la membrane de coquille d'oeuf (MCO) et les coquilles de grain de tournesol (CGT) pour l’élimination du Cr(VI), ainsi que les coquilles de grain d’arachide (CGA) pour l’élimination du colorant Fuchsine Basique (FB) et Jaune Brillant (JB), de l'eau en mode dynamique. Afin de comprendre le comportement d'adsorption des bio-adsorbants étudiés et leurs caractéristiques de surface, la poudre de chaque adsorbant a été entièrement caractérisée à l'aide de plusieurs techniques, MEB, BET, IR-TF, DRX, potentiel zêta, ATG et DSC. Il a été constaté que la MCO présente une morphologie fibreuse entrelacée qui convient à la fixation des ions métalliques alors que la CGT et la CGA étaient poreux et de nature lignocéllulosique. Dans des conditions optimisées de pH, hauteur du lit, température etc., des taux de traitement considérables en Cr(VI) et en colorants ont été obtenus. En effet, 88,10% et 66,10% d’adsorption du Cr(VI) sur MCO et CGT, et 74,97% de FB et 58,20% du JB sur CGA respectivement. L’étude de régénération a montré que les trois bio-adsorbants étudiés pouvaient être réutilisées plusieurs fois, à l’exception de la FB sur CGA. La modélisation des résultats expérimentaux, a montré des divergences de compatibilité en rapport avec le type de modèle testé, la nature du bio-sorbant et les colorants ou le Cr(VI) appliqués. Mots clés : Adsorption, dynamique, Bio-adsorbant, colorant, Cr(VI), modélisation.

Synthèse organique catalysée par des catalyseurs solides (MOUMEN Abdelhak) (Soutenus le 2021).

Les argiles sont considérées comme des catalyseurs solides efficaces pour la polymérisation de monomères hétérocycliques et vinyliques. Dans le présent travail, la polymérisation cationique par ouverture de cycle en masse du tetrahydrofurane (THF) et la polymérisation de styrène à température ambiante ont été étudiées par deux types d’argiles locales[(kaolin deDjebel Debbagh Guelma et kaolin de Tamazert Jijel].Afin d’obtenir des catalyseurs ciblés[kaolin–H+,Co/kaolin], les deux kaolins naturels ont été traités par (HCl 0.1M). Le kaolin de Tamazert a été utilisé comme support avec le nitrate de cobalt comme phase active dans la préparation du catalyseur Co/kaolin. Avant leur utilisation dans la synthèse du polyTHF et du polystyrène ils ont été caractérisés par différentes techniques d’analyse. La polymérisation du THF n'est possible qu'en présence de l'anhydride acétique (AA), avec des taux de conversion faibles. Les effets de la quantité de catalyseur et du temps de réaction sur le taux de conversion ont été étudiés. Un mécanisme cationique a été proposé pour les deux réactions. Les techniques expérimentales spectroscopiques RMN 1H, FTIR et UV et les techniques d’analyse DRX, DSC et MO ont été utilisées pour caractériser les produits des réactions. Mots clés : Catalyse, polymérisation cationique, kaolin, polyTHF, Polystyrène.

Valorisation de certains déchets dans le traitement de différents effluents.

RESUME Dans ce travail, le débris de briques que nommé D.B, a été utilisé pour éliminer le chrome (VI) d’une solution synthétique. Des essais experimentaux ont été réalisés en mode statique et en mode dynamique. Ce matériau a été préalablement caractérisé au moyen de techniques physico-chimiques et spectroscopiques tels que : la DRX, FTIR, MEB, ATG, BET et le potentiel zêta. Pour l’étude en mode statique, l’adsorption du Cr (VI) par les D.B à une température ambiante a permis de mettre en évidence l’efficacité de l’adsorbant sur les divers paramètres opératoires (pH, concentration initiale et masse d’adsorbant). Il a été démontré que la capacité d’adsorption du chrome hexavalent diminue avec l’augmentation du pH et de la température. La rétention maximale a été trouvée en milieu acide (pH= 3). L’adsorption du Cr (VI) suit convenablement les modèles de Langmuir, Temkin, Dubinin- Radushkevich et Freundlich et s’adaptent bien aux quatre modèles utilisés. La cinétique d'adsorption est de type pseudo-second ordre. L’étude thermodynamique nous a permis de constater que le processus d’adsorption est non-spontané et exothermique. Pour l’étude en mode dynamique, les résultats obtenus montrent que le temps de percé des courbes diminue avec l'augmentation du débit et de la concentration initiale, mais augmente avec l'augmentation de la hauteur du lit. Les modèles de Thomas et Yoon-Nelson, Adams -Bohart, Dose-réponse et Clark ont permis une bonne prédiction des courbes de percée expérimentales. Mots clés : Adsorption, Débris de briques, Chrome hexavalent, Mode statique, Mode dynamique, Modélisation.

Caractérisation des biomatériaux naturels et leurs applications au traitement des eaux usées.

Le présent travail a pour objectif d’étudier la possibilité d’utiliser un déchet à savoir les coquilles d’œufs et leurs membranes comme des bio- adsorbants en vue de la récupération des composés organiques (les colorants) nuisibles à l’homme et à l’environnement en raison des propriétés de toxicité, de cancérogénicité et de mauvaise biodégradation. Les coquilles d’œufs provenant d’un restaurant local dans la région du l’est algérien est caractérisée par différentes techniques d’analyses ; diffraction par les rayons X, analyse chimique, spectroscopie infrarouge, surface spécifique, analyse thermique (ATG) et point de charge zéro. Différents paramètres, tels que le temps de contact, la vitesse d’agitation, la température, le pH et la concentration ont été étudiés en mode statique. L’étude de l’influence de la température a montré que le meilleur résultat a été atteint à T=25°C et l’adsorption est exothermique. L’influence de pH et la vitesse d’agitation ont montré que le pourcentage de décoloration de la Fuchsine Basique (FB) et la Rhodamine B (RhB) augmente avec l’augmentation du pH et de vitesse d’agitation. L’isotherme d’adsorption sur la membrane obéit au modèle de Freundlich par conséquent le modèle de Langmuir est mieux adapté pour les coquilles avec et sans membrane (C+M et C). L’étude de l’adsorption, nous a permis de montrer que l’élimination du colorant FB et RhB par les membranes (M) est meilleure que celle des coquilles avec membranes et des coquilles sans membranes. Une série d’expériences en mode dynamique a été étudiée en variant la hauteur du lit (15-35 mm), le débit (2-4 mL/min), la concentration initiale du colorant (5-15 mg/L), le pH du milieu (4-8), la force ionique (0,01-0,1N) et la température (25-45°C). Les résultats expérimentaux ont montré que La quantité adsorbée du Fuchsine basique augmente avec l'augmentation du débit, contrairement le cas de la Rhodamine B. Ainsi que la capacité d’adsorption augmente avec l’augmentation de l’ hauteur du lit et le pH, par conséquent elle diminue avec l’augmentation de la température. La diminution de l’adsorption du colorant FB et RhB en augmentant la concentration de sel, serait probablement liée à une adsorption de compétition entre les cations du NaCl et les ions des deux colorants cationique. Les essais de la régénération ont démontré que ces adsorbants peuvent être employés pour plusieurs essais. Plusieurs modèles cinétiques ont été appliqués dans cette étude : Bohart-Adams, Dose réponse, Yoon-Nelson, et Thomas, pour donner un aspect mathématique et statistique aux résultats expérimentaux. Mots clés : Adsorption, Bio-dsorbants, Caractérisation, Colorant cationique, Fuchsine basique, Rhodamine B

Etude des propriétés adsorbantes de la membrane des coquilles d’œufs : Application au traitement d’effluents.

Ce travail a pour objet d’éliminer deux types de colorants, un colorant basique le Bleu de méthylène (BM) et un colorant acide le Coriacide Bordeaux 3B (CB3B) en utilisant un bio-adsorbant la membrane des coquilles d’œufs à lit fixe et en Batch. Plusieurs techniques ont été sollicitées : DRX, FTIR, MEB, ATG, BET et potentiel zêta. Ceci nous a permis d’établir une série de données avec les différentes propriétés de ce matériau. La cinétique de la membrane en équilibre adsorbat/ adsorbant est une étape indispensable pour déterminer les isothermes d’adsorption. Une série des expériences a été étudiée en variant la hauteur du lit (10-30 mm), le débit (1-3ml. min-1), la concentration initiale du colorant (5-15 mg. L-1), le pH du milieu (2-10), la force ionique (0,01-0,1N) et la température (20-40°C). Les résultats expérimentaux ont montré que la capacité d’adsorption augmente en augmentant la hauteur et la concentration de la solution, par conséquent elle diminue avec l’augmentation du débit. La capacité maximale d’adsorption du BM a été observée en milieu basique contrairement au colorant CB3B qui a été importante en milieu acide. La présence de NaCl améliore la dégradation du CB3B inversement au BM et la température ne favorise pas le phénomène d’adsorption de ces colorants. La désorption des colorants a été effectuée à l’aide de l’eau distillée. Les essais d’adsorption ont démontré que l’adsorbant peut être employé pour plusieurs essais. Plusieurs modèles cinétiques ont été appliqués dans cette étude : Bohart-Adams, Thomas, Yoon-Nelson, Wolborska, BDST, Clark, Dose réponse, Freundlich et Langmuir pour donner un aspect mathématique aux résultats expérimentaux. La valeur optimale d’adsorption du CB3B a été trouvée à des paramètres minimaux de débit, de température et du pH. Mots clés : Membrane des coquilles d’œufs, Adsorption, Colorants, Lit fixe, Traitement de l’eau, Modélisation.