L’étude porte sur l’utilisation des membranes des coquilles d’œufs comme bio-adsorbant pour le traitement des eaux, en particulier pour l’élimination du bleu de méthylène. Les techniques analytiques utilisées incluent DRX, FTIR, MEB, ATG, BET pour caractériser le matériau.
Université Mohamed Chérif Messadia Souk Ahras
Faculté : Sciences et de Technologie
Département : Sciences de la Matière
Filière
Chimie
Spécialité
Chimie Analytique
Mémorie
Présenté en vue de l’obtention du Diplôme de Master
Elimination de bleu de méthylène par un materiau naturel
Par
Oudjit med nadir et Tlili zoubir
Devant le jury
PRESIDENT : Zenati.N Pr U.SOUK-AHRAS
EXAMINATEUR : Gheid A.H Pr U.SOUK-AHRAS
Année : 2021
Résumé
Notre étude est basée sur l’utilisation d’un bio-adsorbant à savoir les membranes des coquilles d’œufs et leurs applications dans les traitements des eaux.
Cette recherche vise à éliminer un type de colorant de nature basique, « le bleu de méthylène (BM).Les méthodes d’analyses analytiques: analyse chimique ; DRX, FTIR, MEB, ATG, BET figuraient parmi les techniques demandées pour la caractérisation de ce bio-adsorbant.
En conséquence, nous avons pu compiler un ensemble de données relatives aux nombreuses qualités du matériau. Afin de déterminer les isothermes d’adsorption, la cinétique de la membrane en équilibre adsorbat / adsorbant est nécessaire.
Divers paramètres ont été étudiés, notamment le temps de contact, la vitesse d’agitation, la température, le pH et la concentration. Les meilleurs résultats ont été obtenu à T = 25 °C, et a une vitesse d agitations égale à 50 tr/min. La proportion de décoloration de la bleu de méthylène et de la augmente avec l’augmentation du pH.
L’élimination du BM augmente avec l’augmentation de la masse de la MCO Pour toutes les concentrations étudiées, nous avons découvert que les valeurs de la quantité adsorbée correspondant au modèle cinétique étaient quasiment identiques à celles trouvées expérimentalement. L’étude des isothermes d’adsorption montre que le modèle de Freundlich est le mieux adapté.
Mots clés : Membrane des coquilles d’œufs, Adsorption, Colorants, Traitement de l’eau, Modélisation, Caractérisation, isotherme
Abstract
Our study is based on the use of a bio-adsorbent, namely eggshell membranes and their applications in water treatment. This research aims to eliminate a type of dye of basic nature, « methylene blue (BM) » Analytical analysis methods: chemical analysis; DRX, FTIR, MEB, ATG, BET were among the techniques requested for the characterization of this bio- adsorbent.
As a result, we were able to compile a set of data relating to the many qualities of the material. In order to determine the adsorption isotherms, the kinetics of the membrane in adsorbate / adsorbent equilibrium is necessary. Various parameters were studied, including contact time, stirring speed, temperature, pH and concentration.
The best results were obtained at T = 25 ° C, and at a stirring speed equal to 50 rev / min. The proportion of methylene blue discoloration increases with increasing pH. The elimination of BM increases with increasing mass of eggshell membrane.
For all concentrations studied, we found that the values of the adsorbed quantity corresponding to the kinetic model were almost identical to those found experimentally. The study of adsorption isotherms shows that the Freundlich model is the best suited.
Keywords Eggshell: membrane Adsorption, Colorants, Water treatment, Modeling, Characterization, isothermal
Sommaire
Introduction générale 1
Chapitre I: Généralités sur les coquilles d’œufs 3
I.1La coquille 5
I.1.1Définition 5
I.1.2Structure de la coquille 5
I.1.3Composition de la coquille d’œuf 9
I.2Minéraux de la coquille 11
I.2.1Le carbonate de calcium 12
I.3Facteur influencent la qualité de la coquille d’œuf 12
I.4La Cuticule 13
I.5Composition interne de l’œuf 14
I.5.1Chambre à air 15
I.5.2La membrane coquillère 15
I.5.3Le vitellus ou jaune 16
I.5.4Blanc d’œuf ou albumen 18
I.6Domaine d’utilisation des coquilles d’œuf 19
Chapitre II : Application des colorants dans les traitements des eaux 20
II.1Définition des colorants 21
II.2Type des colorants 21
II.2.1Colorant naturel 22
II.2.2Colorant synthétiques 26
II.3Groupement chromophore et auxochromes des colorant 28
II.4Classification des colorants 29
II.4.1Classification chimique 29
II.4.2Classification tinctoriale 35
II.5Les colorants solubles et insolubles dans l’eau 44
II.6Toxicité des colorants et leur impact sur l’environnement 44
II.6.1Problèmes liés à la contamination de l’environnement par les colorants textiles 44
II.6.2Impact des colorants textile sur le milieu aquatique 45
II.7Application des colorants 47
II.8Méthode de traitement des colorants 48
Chapitre III : Rappel sur les phénomènes d’adsorption 50
III.1Définition 51
III.2Les types adsorptions 52
III.2.1L’adsorption physique ou physisorption 52
III.2.2L’adsorption chimique ou chimisorption 54
III.3Énergies et portées des interactions 56
III.4Distinction entre l’adsorption physique et l’adsorption chimique 57
III.5Paramètres influençant d’adsorption 58
III.6Isothermes d’adsorptions 59
III.6.1Les Modèles des isotherme d’adsorption 62
III.7Cinétiques d’adsorption 64
III.7.1Modèle cinétique du pseudo premier ordre 64
III.7.2Le modèle de pseudo-second ordre (PSO) 65
III.7.3Modèle de diffusion intra-particulaire 65
III.8Application de l’adsorption 66
Chapitre IV Caractérisation des matériaux utilisés 68
IV.1Matériels et méthodes 69
IV.1.1Préparation de l’adsorbant 69
IV.2Caractérisation Physico -chimique du matériau utilisé 69
IV.2.1Composition chimique 70
Chapitre V Résultats et Discussion 76
V.1Caracterisations 77
V.1.1Composition chimique 77
V.1.2Analyse Thermogravimétrique 77
V.1.3Analyse de structure par DRX 78
V.1.4Analyse de structure par FTIR 79
V.1.5Détermination de pHpcz 80
V.1.6Microscopie électronique à balayage MEB 80
V.2Etude de l’influence des différents paramètres sur l’adsorption du BM 81
V.2.1Effet de la masse 81
V.2.2Effet de la vitesse d’agitation 82
V.2.3Effet de concentration 83
V.2.4Effet de la température 84
V.2.5Effet du pH 85
V.3Étude cinétique 87
V.4isothermes d’adsorptions 89
V.4.1Isotherme de Langmuir 90
V.4.2Isotherme de Freundlich 90
Conclusion générale 92
Bibliographie 94
Introduction générale
Les rejets industriels contenant des produits toxiques sont devenus très préoccupants ce qui a provoqué une large prise de conscience et conduit les législations à une plus grande sévérité au regard des limites tolérées [1]. Malgré l’amélioration continuelle des procédés ou des comportements humains, les techniques de traitement des pollutions inéluctables se heurtent encore à des difficultés car il n’existe pas de méthodes universelles de traitement.
Parmi les effluents aqueux, ceux contenant des colorants, une fois dissout dans l’eau, ils seront parfois difficiles à traiter car la grande majorité des colorants ont une origine synthétique et une structure moléculaire complexe qui les rend plus stables et difficiles à être biodégradables [2] et qui posent des difficultés technologiques spécifiques.
Une large variété de techniques physiques, chimiques et biologiques a été développée et testée dans le traitement des effluents chargés en colorants. Ces procèdes incluent la floculation, la précipitation, l’échange d’ions et la filtration sur membrane. Cependant, ces procèdes sont couteux et conduisent à la génération de grandes quantités de boues ou à la formation de dérivés [3, 4].
Parmi les procèdes de traitement des rejets liquides, l’adsorption reste une technique relativement utilisée et facile à mettre en œuvre. L’application de la technique d’adsorption pour le traitement des colorants est très ancienne et reste la technique la plus répandue vue les avantages qu’elle présente par rapport aux autres techniques. Le charbon actif est l’adsorbant le plus utilisé en raison de sa grande capacité d’adsorption des matériaux organiques. [5] cependant ce matériaux très cher et peut être remplacé par d’autres matériaux qui ont la capacité d’adsorber des polluants organiques et inorganiques à faible cout, la silice, bentonite, chitosan [6], pyrophyllite et zéolite.[7]
L’Algérie est un pays qui regorge de matériaux importants qui peuvent servir l’environnement dans le domaine d’épuration des eaux usées, parmi ces matériaux nous avons choisi pour étude la Membrane des coquilles d’œufs, et choisi comme polluant le bleu de méthylène.
Ce travail est donc subdivisé en deux parties :
Partie I : Concerne une synthèse bibliographique, Elle est composée de trois chapitres:
Le chapitre I décrit l’utilisation de la membrane de coquille d oeuf comme un système adsorbant pour la décoloration des eaux, en présentant la caractéristique texturale et chimique et les multiples domaines d’utilisation de cet adsorbant naturel.
Le chapitre II est consacré à une étude bibliographique sur les colorants, leurs classifications, Toxicités et leurs techniques de traitement.
Le chapitre III consiste en une synthèse bibliographique sur le phénomène d’adsorption, essentiellement les différents paramètres influant sur l’adsorption, les classes et les modèles les plus utilisés pour la description de ce phénomène.
Partie II : La deuxième partie de ce mémoire, présente la partie expérimentale de notre étude, elle est partagée en deux chapitres :
Le chapitre IV présente les différents produits chimiques, matériel et les procédures mises en œuvre ainsi que les techniques d’analyse et de caractérisation utilisées pour la préparation des matériaux adsorbants.
Le chapitre V est consacré à la présentation des différents résultats expérimentaux obtenus ainsi que leur discussion;
Enfin, notre mémoire se termine par une conclusion générale exprimant les principaux résultats de cette étude.