Dégradation photocatalytique de colorants présents dans les effluents textiles-Intérêt du couplage photocatalyse/biodégradation

La présence et l'accumulation dans le milieu aquatique de certains composés chimiques dangereux et persistants tels que les colorants synthétiques utilisés par l'industrie textile deviennent une menace sérieuse et néfaste pour la santé de l’homme. Ces composés bloquent l'échange d'oxygène dans l'eau, détériorent la qualité de l'eau de mer et dégradent les équilibres des écosystèmes aquatiques. Ces polluants ne sont pas facilement éliminés dans les stations d'épuration biologique, c'est pourquoi il est nécessaire de développer de nouvelles technologies de décontamination efficaces, propres et sûres. La première partie de cette thèse traite de l'influence de divers paramètres opératoires sur l'efficacité de la dégradation photocatalytique du colorantReactive Green 12(RG 12)choisi comme moléculemodèle. Le photocatalyseur supportéutilisé est un polyester imprégné de TiO2. Les résultats d’optimisation des conditions de la réaction ont montré que pour uneconcentration initiale de RG 12 égale à2 mg/L, 5.18 g/L de catalyseur et 2 h d'irradiation UV entraînaient une minéralisation totale du polluant. Un rapport [H2O2]0/[RG 12]0variant dans l’intervalle 20-30 était nécessaire pour avoir un effet positif sur la cinétique de la réaction. Cette cinétiquesuit le modèle de Langmuir-Hinshelwood (L-H) avec un coefficient de régression de 0,926. Le photocatalyseur synthétique utilisé s'est avéré actif sous lumière UV et visible, et stable pendant plus de cinq cycles de réutilisation. Afin de choisir le catalyseur le plus rentable, l'activité de deux autres photocatalyseurs synthétiques a été testée et la dispersion des sites actifs a été optimisée dans la seconde partie de cette étude. La minéralisation du colorant RG 12 a également été étudiée et les résultatsont indiqué une diminution de la minéralisation avec une augmentation de la concentration initiale en colorant. Le rôle des espèces oxydantes réactives a également été étudié avec l'aide de scavengers radicalaires sous lumière UV et visible. Les résultats ont montré que les radicaux O2• jouaient un rôle crucial en présence de lumière UV ; cependant le •OH était responsable de la dégradation de la molécule sous irradiation visible. Pour s’approcher du cas des effluents réels, certains mélanges binaires ont été étudiés pour différents rapports molaires des deux colorants, Vert Cibacron et Ecarlate Solophényl. La troisième partie de ce projet concerne l'étude de la possibilité de combiner un traitement biologique avec le procédé photocatalytique dans le but d'améliorer le rendement de dégradation du polluant, diminuer le coût du traitement et réduire la toxicité pour le système aquatique. Les résultats ont montré que des solutions de RG 12 ont été décolorées à 34,50 et 19% après 7 jours de traitement biologique avec des boues activées et ce pour des solutions pré-photocatalysées pendant 4 et 8 h, respectivement. Une réduction significative de l'indice de permanganate a également été notée. Dans la dernière partie, une amélioration de la phytotoxicité a été enregistrée en mesurant l'indice de germination (IG), où la photocatalyse a contribué à une augmentation de IG (des échantillons photocatalysés pendant 8 h) de 42,49% suivie de 4% pour un traitement biologique ultérieur.

Biosorption des colorants textiles, Ecarlate Solophényl BNLE et Vert Cibacron par la biomasse sèche de lentilles d’eau

Dans le cadre de cette thèse nous nous sommes intéressés au procédé de biosorption des colorants textiles, écarlate solophényl BNLE (ES) et vert cibacron (VC) abondamment utilisés dans l’industrie textile algérienne par une biomasse sèche de plantes aquatiques (lentilles d’eau) de type L. gibba. Cette biomasse localement disponible, constitue une ressource naturelle et renouvelable et pourrait être un outil potentiel pour l’épuration des effluents des industries textiles particulièrement dans les étapes d’affinage. La première partie du travail expérimental consistait à déterminer quelques caractéristiques physicochimiques de cette biomasse végétale notamment la surface spécifique (305,08 m2/g), les groupements fonctionnels de surface ainsi que le point de charge nulle (4,6). La deuxième partie de l’étude concernait l’évaluation de l’effet de certains paramètres opératoires (temps de traitement, dose de biomasse, concentration initiale du colorant, pH de solution, température et vitesse d’agitation) sur la capacité sorbée des polluants en système mono-soluté. En particulier, les expériences ont montré une dépendance entre la quantité de colorant sorbée et sa concentration initiale dans la solution contaminée avec des taux de biosorption variant de 100 à 76% et de 91 à 47% respectivement pour ES et VC. La modélisation mathématique par les isothermes d’adsorption de ce phénomène a montré que l’équation de Langmuir et celle de Dubinin-Radushkevich (D-R) donnaient un meilleur ajustement des données expérimentales pour le colorant rouge et vert respectivement. L’application des modèles cinétiques aux résultats a permis de constater que le modèle de pseudo-second ordre représentait mieux l’évolution de la quantité sorbée du polluant (ES ou VC) avec le temps. La dernière partie concernait l’étude de la biosorption simultanée des deux colorants présents en système bi-soluté par le biosorbant. Les résultats obtenus ont montré que l’effet compétitif n’est observé que lorsque les deux polluants sont présents à des concentrations de 15 mg/L. La capacité de sorption de la biomasse est approximativement réduite de 15% en présence des deux colorants textiles. En outre, la modélisation de la cinétique du procédé a révélé une bonne concordance avec le modèle de pseudo-second ordre. Parallèlement, à partir de la modélisation des équilibres, il s’est avéré que l’isotherme modifiée de Freundlich décrivait bien le processus de sorption simultanée des deux colorants. Finalement, à l’issue des données fournies par l’étude de la biosorption simultanée des deux polluants, on peut dire que l’écarlate solophényl a plus d’affinité avec la biomasse de L. gibba que le vert cibacron, puisque son coefficient de compétition est plus élevé. Mots clés : Biosorption ; Colorant textile ; L. gibba ; Traitement d’affinage.