Elaboration et caractérisation d’un matériau hybride pour le traitement des eaux usées

Abstract

cette thèse s'inscrit dans le contexte global de la préservation des eaux grâce à des méthodes de traitement des eaux. Dans cette étude, trois matériaux synthétisés ont été employés. La première partie de ce travail est dédiée à l'élaboration et la caractérisation des trois matériaux : le charbon actif synthétisé à partir du marc de raisin, activé par acide phosphorique (40 %) suivit d’une pyrolyse (650 ˚C, 2 heures), un catalyseur vert dérivé d'argile naturelle, connu sous le nom de Maghnite-H+, et un matériau Hybride. Les techniques utilisées pour les caractériser sont : l’IRTF, DRX, MEB et BET. Ces dernières ont permis une identification physicochimique des matériaux et de leurs structures, tout en confirmant le procédé de fabrication de l'hybride. Par ailleurs, la bande interdite de la Maghnite-H+ a été attribuée par la méthode de Tauc avec une valeur de 3.51 eV. La partie suivante de cette recherche se penche sur l'application des matériaux synthétisés dans le traitement des eaux. Nous nous concentrons particulièrement sur leurs performances dans deux processus : l'adsorption et la sonocatalyse. Cette étude se focalise sur l'élimination du 2-Mercaptobenzothiazole (MBT). Les trois matériaux élaborés ont démontré une efficacité remarquable dans le processus d'adsorption, en particulier le charbon actif et l'hybride, qui ont permis une élimination presque totale du polluant, tout en optimisant les paramètres influençant. L'utilisation de modélisations linéaires et non linéaires, ainsi que le calcul des fonctions d'erreur, ont conduit à une interprétation précise des isothermes d'adsorption. De plus, les trois matériaux ont suivi le modèle cinétique de second ordre. Dans le cadre de traitement sonocatalytique, une étude comparative entre la Maghnite-H+ et le TiO2-anatase a été menée pour confirmer l'efficacité de notre catalyseur synthétisé. Cette dernière a démontré un taux de dégradation de 94 %. Par la suite, le procédé sonocatalytique a été exploré en présence de l'hybride, ce qui a entraîné une amélioration du procédé de décomposition. On a étudié l’influence des paramètres tels que : la dose du catalyseur, la concentration du polluant et l’ajout du H2O2. La cinétique de dégradation des deux matériaux synthétisés suit le modèle de Behnajady-Modirshahla-Ghanbery. En outre, les résultats de dégradation après 120 minutes ont été suivis par une analyse UV-visible et confirmés par l'analyse de la DCO (Demande Chimique en Oxygène) ainsi que le dosage des sulfates et des nitrates.