Synthèse et caractérisation d’un nanomatériau vert pour l’application aux procédés de traitement des polluants dans les eaux usées

L’objectif de ce travail est de montrer l’intérêt de procédés d’adsorption combinés à d’autres procédés avancés en utilisant des nanomatériaux vert à base d’argile dans la dégradation des molécules organiques telles que des colorants textiles susceptibles de se trouver dans les eaux de rejets industriels. Si cette technologie, appliquée au laboratoire donne des résultats satisfaisants, elle pourrait être extrapolée à grande échelle, et peut être une solution très intéressante, à moindre coût pour ce type d’eau de rejets.

Elaboration de bio-composite d’argile formée à partir de précurseur organique : modélisation et optimisation de l’adsorption des polluants dans les eaux usées

L’objectif de notre travail est d'étudier la possibilité d’augmenter la capacité d’adsorption d’une argile en modifiant sa structure et sa surface, et ceci par l’incorporation d’un percurseur organique à cette argile. Nous envisageons d’obtenir un biocomposite à structure nanométrique. Cette étude permet d'évaluer la capacité d’adsorption des nouveaux nanomatériaux obtenus, qui sans doute développent des propriétés photoluminescentes très intéressantes. Nous nous intéresserons plus particulièrement à l’optimisation de l’adsorption d’un polluant organique ou minéral se trouvant dans les eaux usées sur ce biocomposite. Une fois la dépollution effectuée, il devient pertinent de caractériser les matériaux mixtes ainsi obtenus car l'adsorption doit conduire à l'obtention de photo-catalyseurs intéressants.

Dépollution d’effluents aqueux contenant des nanoparticules à l’aide d’argile modifiée

L’objectif de notre travail est d'étudier la possibilité d’augmenter la capacité d’adsorption de l'argile en modifiant leur structure et leur surface, ensuite nous envisagerons d'élargir cette étude afin d'évaluer l'adsorption des nanoparticules sélectionnées sur l'argile modifiée. Nous nous intéresserons plus particulièrement aux nanoparticules de ZnO et TiO2 car elles développent des propriétés photoluminescentes. Une fois la dépollution effectuée, il devient pertinent de caractériser les matériaux mixtes ainsi obtenus car l'adsorption doit conduire à l'obtention de photo-catalyseurs intéressants

Intensification de la sorption de colorants textiles par la biomasse sèche de lentilles d’eau- Effet de prétraitements chimique et mécanique du biosorbant

L’objectif de cette étude est d’évaluer en premier temps la capacité de biosorption de la biomasse aquatique Lemna Minor(LM) vis-à-vis de deux colorants textiles Ecarlate Solophényl (DR89) et Vert Cibacron (RG12). L’optimisation des paramètres de biosorption pour la biomasse native a montré une efficacité de biosorption maximale plus ou moins importante qui était de 77% et 69 % respectivement pour les colorants DR89 et RG12 pour un pH acide égale à 1, une température de 50 °C, une dose de biomasse de 2 g/L et une concentration initiale des colorants de 50 mg/L. Ensuite, l’intensification de la capacité de la biomasse native par un prétraitement chimique en utilisant des acides et des bases, a montré une augmentation de sa capacité de biosorption spécialement avec l’acide phosphorique comme agent activant, à une concentration égale à 2M et pour un temps de prétraitement égale à 4 heures. L’efficacité de biosorption optimale était égale à 83 et 73% respectivement pour les colorants DR89 et RG12 sous les mêmes conditions optimales déjà trouvées pour la biomasse native. En dernier lieu, une modification chimique a été effectuée par l’incorporation des nanoparticules d’oxyde de cuivre à l’intérieur de cette biomasse prétraitée avec l’acide phosphorique, dans le but de sa régénération et sa réutilisation. Et ceci par l’utilisation d’un procédé de photocatalyse qui exploite la partie visible du spectre solaire. Les résultats trouvés ont montré une meilleure rétention des colorants, par rapport à la biomasse native et prétraitée, sous des conditions opératoires moins sévères qui sont : un pH égale à 5 et une température de 20 °C. L’efficacité maximale atteinte était de 90 % et 80 % pour le colorant DR89 et RG12 respectivement dans un intervalle de concentration compris entre 20-50 mg/L. La biomasse modifiée a pu être régénérée et réutilisée plusieurs fois dans ce procédé de biosorption des colorants. La caractérisation des biomasses native, prétraitée et modifiée par les moyens d’analyses spectroscopiques (FT-IR, DRX, XPS et MEB-EDX,) et chimiques (Dosage de Boehm, pHPCN, Surface spécifique) a montré que la biomasse (LM) était majoritairement constituée de carbone, d’oxygène et d’azote avec la présence de fonction amine, alcool, carboxyle, alcane et benzénique, et que le prétraitement de la biomasse (LM) a amélioré ses capacités d’adsorption par l’apparition d’une nouvelle fonction phosphate qui participe à la rétention des deux colorants. Cette caractérisation a permis aussi de confirmer le greffage des nanoparticules d’oxyde de cuivre sur la biomasse prétraitée, par le changement important observé dans sa morphologie, d’où plus de cavités sont disponibles par rapport à la biomasse initiale. Mots clés : Dégradation, biosorption, biomasse, Lemna Minor, colorants, prétraitement, photocatalyse, nanoparticules, caractérisation, spectroscopiques.

Synthèse et Caractérisation de Polyoxométallates à Structure de Dawson : Application à la Pollution des Eaux

L’objectif de ce travail de thèse consiste concrètement à la dégradation de deux colorants toxiques à structure différente (l’indigo carmin et le méthyle orange) qui peuvent provenir des rejets textiles. Cette dégradation est effectuée par un procédé d’oxydation via deux nouveaux systèmes catalytiques homogènes (α2P2W17Co/H2O2) et (α2P2W17Co/KMnO4). La caractérisation de ce catalyseur α2P2W17Co par les moyens d’analyses spectroscopiques (FT-IR, UV-vis, DRX et MEB-EDX) a montré que les polyoxométallates obtenus par la synthèse sont des solides purs de structure de Dawson désirée. Les essais de dégradation sont effectués à température ambiante (25 °C), dans un réacteur discontinu. Le catalyseur synthétisé α2P2W17Co a montré absolument une meilleure activité catalytique dans les conditions acides (pH=3). Pour le système (α2P2W17Co/H2O2), les résultats des essais menés au cours cette étude ont montré un effet important de ce catalyseur sur la production des radicaux OH● ; par conséquent une augmentation de l'efficacité de dégradation. La décoloration maximale atteinte était de de 81.95 % et 94.31 % pour IC et MO respectivement dans les conditions optimales suivantes : une concentration de 0.154M en H2O2, une concentration de 0.3mM en α2P2W17Co et une concentration de 5 mg/L en colorant. Pour le système (α2P2W17Co/KMnO4), il a montré aussi une forte réactivité et rapidité d’oxydation de KMnO4 vis-à-vis de ces colorants. D’où, une décoloration de 75.4 % et 66.1 % pour IC et MO respectivement a été obtenu dans les conditions optimales suivantes : une concentration initiale de 0.02mM en KMnO4, une concentration de 0.2mM en α2P2W17Co et une concentration de 5 mg/L en colorant. L’effet de l’augmentation de la température n’a pas présenté un effet significatif sur l’oxydation pour les deux systèmes. Par comparaison avec autre X-HPA de type Dawson, notre catalyseur α2P2W17Co a prouvé la meilleure efficacité catalytique pour les deux systèmes. La présence des ions chlorures a inhibé la dégradation des deux systèmes, alors que les ions sulfates ont ralenti la cinétique de réaction pour le système (α2P2W17Co/H2O2) et ont inhibé la dégradation pour le système (α2P2W17Co/KMnO4). Le catalyseur récupéré α2P2W17Co a confirmé sa stabilité et robustesse même après plusieurs cycles d’oxydation. Mots-clés : Dégradation, polyoxométallates de type Dawson, Indigo Carmin, Méthyle Orange, Catalyse homogène, H2O2, KMnO4.