Institut International drsquoIngeacutenierie Rue de la Science - 01 BP 594 - Ouagadougou 01 - BURKINA FASO Teacutel (+226) 50 49 28 00 - Fax (+226) 50 49 28 01 - Mail 2ie2ie-eduorg - www2ie-eduorg
DEGRADATION DES EFFLUENTS TEXTILES (CAS DrsquoUN
COLORANT SYNTHETIQUE LE BLEU DE METHYLENE)
PAR PROCEDE FENTON EN UTILISANT LA LATERITE
MEMOIRE POUR LrsquoOBTENTION DU
MASTER II
OPTION EAU ET ASSAINISSEMENT
Preacutesenteacute et soutenu publiquement le 25 Juin 2014 par
Brigitte MABA
Travaux dirigeacutes par
Dr Hela KAROUI
Dr Yohan RICHARDSON
Jury drsquoeacutevaluation du stage
Preacutesident Igor OUEDRAGO
Membres et correcteurs
Franck LALANNE
Odilon CHANGOTADE
Promotion [20132014]
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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DEDICACE
Ce travail est deacutedieacute agrave
Aux meacutemoires de mon eacutepoux Mr ZOUTENE Mahouli et mon grand-pegravere Mr TIRTOUA
Pierre
Mes tregraves chers parents en teacutemoignage de lrsquoamour du respect et la gratitude que je leur porte
qursquoils trouvent ici le fruit de leurs encouragements et sacrifices
Mes fregraveres Eric Francis et Julien
Mes sœurs Victorine et Elodie
Ma grande megravere
Mes oncles et mes tantes
Mes enseignants
Mes amis (es)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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RESUME
Les effluents industriels issus des activiteacutes textiles preacutesentent souvent une grande charge
polluante difficilement biodeacutegradable qui a des impacts sur lrsquoenvironnement et lrsquoHomme Leur
deacutecontamination par les proceacutedeacutes conventionnels biologiques ou physiques srsquoavegravere souvent
inefficace et neacutecessite par conseacutequent le recours agrave des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee (POA) plus
couteux Le proceacutedeacute fenton est un POA qui permet la deacutegradation (mineacuteralisation) en milieux
aqueux des polluants organiques bio-reacutecalcitrants Dans ce travail nous avons eacutetudieacute la
deacutegradation du colorant bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute fenton Lrsquoutilisation du fer
industriel (proceacutedeacute Fenton classique) a eacuteteacute utiliseacutee comme reacutefeacuterence et des essais de substitution
du fer industriel par le fer extrait de lateacuterites provenant de deux reacutegions du Burkina-Faso ont eacuteteacute
reacutealiseacutes Lrsquoextraction du fer de la lateacuterite a eacuteteacute reacutealiseacutee par une attaque acide avec trois types
drsquoacide lrsquoacide chlorhydrique (HCl) lrsquoacide sulfurique (H2SO4) et lrsquoacide nitrique (HNO3)
Pour le fer industriel plusieurs paramegravetres expeacuterimentaux comme le pH le rapport (R) des
concentrations en peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) et en fer (Fe2+
) (R=
) ont eacuteteacute eacutetudieacutes La
deacutegradation la plus rapide est obtenue agrave un pH = 3 et pour un rapport de concentration R= 5 pour
le fer industriel Pour le fer lateacuteritique la deacutegradation la plus rapide est observeacutee en utilisant
lacide sulfurique Les taux de deacutegradation obtenus sont de 957 au bout de 20 min pour le fer
industriel et de 999 pour le fer extrait de la lateacuterite au bout de 40 mn Lrsquoeacutetude cineacutetique a
montreacute que la reacuteaction de deacutegradation du BM est de pseudo ordre un (1) aussi bien lors de
lrsquoutilisation du fer industriel que du fer extrait de la lateacuterite Lutilisation de la lateacuterite comme une
source de fer largement disponible semble une strateacutegie prometteuse pour limiter les impacts
environnementaux et diminuer le coucirct du proceacutedeacute Fenton (utilisation de mateacuteriaux locaux) le
rendant ainsi plus accessible aux pays en deacuteveloppement
Mots cleacutes Bleu de meacutethylegravene deacutegradation proceacutedeacute fenton lateacuterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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ABSTRAT
Industrial effluents from textile activities often have a poorly biodegradable pollutant content
which impacts on the environment and humans Decontamination by conventional biological or
physical processes is often ineffective and therefore requires the use of advanced oxidation
processes (AOPs) more expensive The Fenton process is a POA that allows complete
degradation (mineralization) in aqueous media of bio-reluctant organic pollutants This work
explores the degradation of methylene blue dye (BM) by fenton process The use of industrial
iron (conventional Fenton process) was used as a reference and tests of substitution of industrial
iron by the iron extracted from laterites coming from two areas in Burkina-Faso were performed
The extraction of iron from laterite was performed by acid attack with three types of acid acid
chlorydric (HCl) acid sulphuric (H2SO4) and acid nitric (HNO3) For industrial iron several
experimental parameters such as pH the concentration ratio of H2O2 and iron R (R=
) were
studied The fastest degradation is obtained at pH 3 and for a ratio R = concentration R =5 for
industrial iron For laterite-derive iron the fastest degradation is observed by using the sulphuric
acid Degradation rates of 957 after 20 min and 999 after 40 min were obtained for
industrial iron and iron extracted from laterite respectively Kinetics study demonstrated that the
BM degradation is a pseudo first order reaction in relation to BM concentration for both
industrial iron and laterite-derived iron The use of widely available laterite as an iron source is
promising to both limit the environmental impacts and improve the cost efficiency of the Fenton
process resulting in a greater affordability in developing countries
Keywords Methylene blue degradation Fentonrsquos reagent laterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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REMERCIEMENT
Le travail de recherches qui fait lrsquoobjet de meacutemoire a eacuteteacute reacutealiseacute au Laboratoire Eau Deacutepollution
Ecosystegraveme et Santeacute (LEDES) de 2IE Jrsquoexprime ma profonde gratitude au Directeur de recherche
le Professeur Hamma YACOUBA et au Directeur du LEDES le Docteur Yacouba KONATE pour
mrsquoavoir accueillie au sein de leurs eacutequipes Je tiens agrave remercier toute lrsquoeacutequipe du laboratoire pour
leur disponibiliteacute leur conseil et la confiance qursquoelle mrsquoa teacutemoigneacute en me donnant une liberteacute
drsquoaction dans la reacutealisation de ce travail en particulier Mr HEMA Sohamai
Jrsquoadresse mes vifs remerciements agrave mes deux encadreurs Dr Hela HAROUI et Dr Yohan
RICHARDSON pour avoir suivi ce travail avec un grand inteacuterecirct Ils ont su me donner un esprit
critique un esprit de discernement une rigueur lors de la reacutealisation des essais et analyses au
laboratoire et de ma reacutedaction Leurs attentions inlassables et leurs enthousiasmes de chercheurs
ont instaureacute une ambiance propice au travail et mrsquoont donneacute gout agrave la recherche Qursquoils soient
assureacutes de ma profonde gratitude
Pour finir crsquoest avec beaucoup de plaisir que jrsquoexprime ma sympathie agrave mes camarades de classe
pour leur bonne humeur leur collaboration leur soutien amical et chaleureux
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Table de matiegravere
DEDICACE i
RESUME ii
ABSTRAT iii
REMERCIEMENT iv
TABLE DE MATIERE v
LISTE DES FIGURES vii
LISTE DES TABLEAUX viii
LISTE DES ABREVIATIONS ix
INTRODUCTION GENERALE 1
CHAPITRE I REVUE BIBLIOGRAPHIQUE 4
I- LES COLORANTS (Caracteacuteristiques classification et toxiciteacute) 4
1- Historique des colorants 4
2- Deacutefinition des colorants 4
3- Classification des colorants syntheacutetiques 4
4- Les colorants aziniques (thiazines) 5
5- Toxiciteacute des colorants 5
6- Proprieacuteteacutes physico-chimiques du bleu de meacutethylegravene 5
II- TRAITEMENT DES REJETS TEXTILES 6
1- Geacuteneacuteraliteacutes sur les meacutethodes de traitements 6
A- Meacutethodes biologiques 7
B- Meacutethodes physiques 7
B1- Coagulation-floculation 8
B2- Filtration membranaire 8
B3- Adsorption sur charbon actif et autres mateacuteriaux 8
C- Meacutethodes chimique 9
2- Procegravedes classiques de traitement des effluents textiles Proceacutedeacutes drsquoOxydation Avanceacutee
(POA) 9
3- Reacuteactif de Fenton (H2O2Fe2+
) 11
III- LA LATERITE 12
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CHAPITRE II MATERIELS ET METHODE 14
I- PRODUITS ET MATERIELS 14
1 Les produits utiliseacutes (Fer industriel H2O2 BM acide lateacuterite) 14
2- Mateacuteriels utiliseacutes 14
II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE 18
1- Preacuteparation de la solution du bleu de meacutethylegravene 18
2- Principe de la spectrophotomeacutetrie UVVisible 18
3- Caracteacuterisation par spectrophotomeacutetrie UVVisible des solutions du BM 19
4- Preacuteparation des solutions de fer 20
5- Preacuteparation des meacutelanges colorant- reacuteactif de Fenton 21
6- Etude cineacutetique de la deacutecoloration du BM 22
CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS 24
I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL 24
1- Effet de pH du milieu 24
2- Effet de la concentration en BM 25
3- Etude spectrophotomeacutetrique UVVisible du bleu de meacutethylegravene 26
4- Effet de la concentration du H2O2 27
5- Effet de la concentration en fer 30
II- UTILISATION DE LATERITE 32
1- Effet des lits de lateacuterites (Dano et Koubri) 32
2- Effet de lrsquoacide sur la lateacuterite (Dano et Koubri) 33
3- Effet de trois types drsquoacides sur la deacutegradation du BM (lateacuterite de Dano et Koubri) 34
4- Etude cineacutetique de deacutecoloration par lrsquoattaque acide (Dano et Koubri) 35
5- Etude comparative entre le traitement du BM en utilisant le rapport R et le fer de la lateacuterite
(Dano et Koubri) 36
CONCLUSION 38
PERSPECTIVES 39
REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE - 40 -
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LISTE DES FIGURES
Figure 1 Bleu de meacutethylegravene et sa structure chimique 6
Figure 2 Forme incolore du bleu de meacutethylegravene 6
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA) 9
Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI) 13
Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM 15
Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano 17
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri 17
Figure 10 Lit de lateacuterite 21
Figure 11 Attaque acide de la lateacuterite 21
Figure 12 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel 21
Figure 13 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite 22
Figure 14 Reacuteaction de pseudo ordre 1 23
Figure 15 Reacuteaction de pseudo ordre 2 23
Figure 16 Effet du pH 24
Figure 17Effet de la concentration du BM 25
Figure 18 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel 26
Figure 20 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2 28
Figure 21 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM 30
Figure 22 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le fer
industriel 31
Figure 23 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri) 33
Figure 24 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri 33
Figure 25 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri 34
Figure 26 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le fer
extrait de la lateacuterite 35
Figure 27 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel 36
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique 10
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes 14
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 16
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
17
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene 19
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm) 20
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t =
20 min) 24
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM 25
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM 26
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2 29
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence
de la variation du H2O2 29
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du
BM en fonction du rapport R 31
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite 33
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri 34
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du
BM en fonction des attaques acides (Dano et Koubri) 35
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LISTE DES ABREVIATIONS
A Absorbance de la lumiegravere (nm)
BM Bleu de meacutethylegravene
C Concentration massique ou molaire en soluteacute (mg L-1
ou Mmol L-1
)
C0 Concentration initiale du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
CA Code Article
CCI Chambre de Commerce et drsquoIndustrie
DBO Demande Biologique en Oxygegravene
DCO Demande Chimique en Oxygegravene
ENH Electrode Normal agrave Hydrogegravene
e- Electron
Fe2+
Fer ferreux
Fe3+
Fer ferrique
H2O2 peroxyde drsquohydrogegravene
H2SO4 Acide sulfurique
HCl Acide chlorhydrique
HNO3 Acide nitrique
I Intensiteacute lumineuse traverseacutee
I0 Intensiteacute initiale lumineuse
kapp constante de vitesse apparente
LEDES Laboratoire Eau Deacutepollution Ecosystegraveme et Santeacute
mL Milli litre
min Minute
nm Nanomegravetre
MΩ Meacutega ohm
OHbull Radicaux hydroxyles
POA Proceacutedeacute drsquoOxydation Avanceacutee
V Vitesse cineacutetique de deacutegradation
UV Ultra-violet
microScm Micro-siemens par cm
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λ Longueur drsquoonde (nm)
α Ordre partiel
τ Rendement ou taux de deacutegradation ()
td Temps de deacutecoloration (min)
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INTRODUCTION GENERALE
Quel que soit le deacuteveloppement de la socieacuteteacute lrsquoeau reste un facteur primordial dans toutes les
couches socio-eacuteconomiques Malheureusement lrsquoeau douce disponible pour les humains et
aussi pour le reste de lrsquoeacutecosystegraveme repreacutesente moins de 1 du volume total drsquoeau sur terre et
la qualiteacute de la partie disponible et potentiellement utilisable par lrsquohomme nrsquoest que de 01
et nrsquoa cesseacute de se deacutegrader et parfois dlsquoune maniegravere irreacuteversible Selon lrsquoONG Water Aiumld 34
millions de personnes au Burkina-Faso nrsquoont pas accegraves agrave lrsquoeau potable
Lrsquoindustrie du textile est lrsquoune des industries la plus consommatrice drsquoeau (par exemple pour
teindre quelques 30 milliards de kilo de tissusan il faut consommer 4 milliards de tonnes
drsquoeauan) et geacutenegravere des rejets constitueacutes de moleacutecules organiques reacutecalcitrantes preacutesentant
geacuteneacuteralement des problegravemes de couleur de concentrations eacuteleveacutees de DBO de DCO de
matiegraveres en suspension ainsi que de toxiciteacute et de conductiviteacute eacuteleveacutees Selon la Banque
mondiale lrsquoindustrie textile est responsable de 17 agrave 20 de la pollution de leau dans le
monde En 2009 les colorants syntheacutetiques ont presque complegravetement supplanteacutes les
colorants naturels La production mondiale des colorants est estimeacutee agrave plus de 800000
tonnesan (Mansour et al 2010) Drsquoapregraves la Chambre de Commerce et drsquoIndustrie du Burkina
(CCI) la quantiteacute de colorants importeacutee au Burkina-Faso est de 79 tonnes en 2012
Ces colorants dans lrsquoensemble sont toxiques de par leur composition et leurs modes
drsquoutilisation Ils sont susceptibles drsquoinduire chez lrsquoHomme des dermatoses voire des cancers
de la peau tant pour les personnes travaillant agrave la teinture des fibres textiles que via la
transpiration pour les personnes portant les vecirctements De plus les effluents non traiteacutes de ces
colorants sont responsable apregraves rejets de la deacutegradation de lrsquoenvironnement (des eaux de
surface et souterraines des sols voire de la veacutegeacutetation) Pour remeacutedier agrave tous ces impacts
neacutegatifs un traitement par deacutecoloration de ces effluents srsquoimpose avant tout rejet dans
lrsquoenvironnement
La deacutecoloration des rejets de lrsquoindustrie textile est souvent difficile car les colorants
organiques ne sont pas deacutegradeacutes par voies conventionnels En effet ces produits sont stables
aux agents oxydants aux rayonnements et reacutesistent fortement agrave la digestion aeacuterobie Pour cela
plusieurs types de traitement ont eacuteteacute deacuteveloppeacutes et testeacutes notamment lrsquoosmose inverse la
preacutecipitationcoagulation des matiegraveres colorantes lrsquoadsorption sur charbon actif la filtration
membranaire (Barclay and Buckley2000) Cependant ces proceacutedeacutes classiques de traitement
ne reacutepondent pas agrave cette attente car ils sont pour la plupart non destructifs et tregraves couteux
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Pour reacutepondre agrave cette faille de nouveaux proceacutedeacutes ont eacuteteacute deacuteveloppeacutes dont les proceacutedeacutes
drsquooxydation avanceacute (POA) qui sont des proceacutedeacutes de traitement oxydatif subdiviseacutes en quatre
groupes(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon
puisse utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et son
potentiel normal drsquooxydoreacuteduction est de 28VENH (Parsons 2004)
Le proceacutedeacute fenton un des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee est une technologie eacuteprouveacutee et
efficace pour la destruction drsquoun grand nombre de polluant organique Cette technique
consiste agrave initier des reacuteactions de deacutecomposition du peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) par des
sels meacutetalliques en vue de geacuteneacuterer des espegraveces radicalaires (OHbull HO2
bull etc) tregraves reacuteactives
Son inconveacutenient majeur est qursquoil neacutecessite une grande quantiteacute de produits chimiques en
phase homogegravene tels que le fer (Fe2+
) qui geacutenegravere un cout suppleacutementaire et conduit agrave la
geacuteneacuteration de grandes quantiteacutes de boues ou agrave la formation de deacuteriveacutes pour le traitement
Lrsquoobjectif de cet meacutemoire est drsquoeacutetudier la deacutegradation du bleu de meacutethylegravene modegravele de
colorant syntheacutetique textile par le proceacutedeacute fenton en remplaccedilant le fer industriel (Fe3+
Fe2+
)
par le fer extrait de la lateacuterite locale en vue de reacuteduire le cout des traitements des effluents
textiles Si cette expeacuterience au laboratoire donne des reacutesultats satisfaisants elle pourrait ecirctre
extrapoleacutee agrave grande eacutechelle et ecirctre une des solutions pour le traitement de rejets textiles par
des mateacuteriaux locaux en Afrique puisque la lateacuterite recouvre environ 33 de continent
africain et est tregraves abondante au Burkina-Faso
Apregraves une introduction geacuteneacuterale ce meacutemoire sera structureacute en trois (03) chapitres
Le premier chapitre sera consacreacute agrave une eacutetude bibliographique sur les colorants les
meacutethodes de traitements des effluents textiles et la lateacuterite
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Le second chapitre abordera la partie mateacuterielles et meacutethodes Nous deacutecrirons les
protocoles expeacuterimentaux le mateacuteriel et les reacuteactifs employeacutes ainsi que les meacutethodes
expeacuterimentales utiliseacutees
Le troisiegraveme chapitre est consacreacute aux reacutesultats obtenus accompagneacutes drsquoune
discussion afin de comparer nos reacutesultats aux autres eacutetudes faites sur la deacutegradation du
bleu de meacutethylegravene (BM) par drsquoautres mateacuteriaux
Une conclusion geacuteneacuterale ainsi que quelques perspectives seront preacutesenteacutees en fin du
document
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CHAPITRE I REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
I- LES COLORANTS (Caracteacuteristiques classification et toxiciteacute)
1- Historique des colorants
Depuis le deacutebut de lrsquohumaniteacute les colorants appliqueacutes dans pratiquement toutes les activiteacutes
humaines (peinture teinture du papier de la peau et des vecirctements) eacutetaient drsquoorigines naturelles
et veacutegeacutetales Ces colorants sont tous des composeacutes aromatiques qui proviennent essentiellement
des plantes tel que lrsquoalizarine et lrsquoindigo Lrsquoindustrie des colorants syntheacutetiques est neacutee en 1856
quand le chimiste anglais W H Perkin dans une tentative de synthegravese de la quinine artificielle
pour soigner la malaria a obtenu la premiegravere matiegravere colorante syntheacutetique qursquoil appela
mauve (aniline colorant basique) Apregraves la deacutecouverte de la mauve de nouveaux colorants
ont commenceacute agrave paraitre sur le marcheacute (Jaussaud 1993)
Au deacutebut du 20egraveme
siegravecle les colorants syntheacutetiques ont presque complegravetement supplanteacutes les
colorants naturels Selon Mansour et al (2010) la production mondiale des colorants est
estimeacutee agrave plus de 800000 tonnesan
2- Deacutefinition des colorants
Un colorant est une substance coloreacutee qui interagit avec le milieu dans lequel elle est introduite
et le colore en srsquoy dissolvant etou dispersant lui confeacuterant la proprieacuteteacute de teindre Cette
proprieacuteteacute reacutesulte drsquoune affiniteacute particuliegravere entre le colorant et la fibre Selon le type
drsquoapplication et drsquoutilisation les colorants syntheacutetiques doivent reacutepondre agrave un certain nombre
de critegraveres afin de prolonger la dureacutee de vie des produits coloreacutes sur lesquels ils sont appliqueacutes
Ces critegraveres sont la reacutesistance agrave lrsquoabrasion la stabiliteacute photolytique des couleurs la reacutesistance
agrave lrsquooxydation chimique (notamment les deacutetergents) et aux attaques microbiennes(Pagga and
Brown 1986) et (Zawlotzki Guivarch 2004)
3- Classification des colorants syntheacutetiques
Les matiegraveres colorantes se caracteacuterisent par leur capaciteacute agrave absorber les rayonnements lumineux
dans le spectre visible (de 380 agrave 750 nm) La transformation de la lumiegravere blanche en lumiegravere
coloreacutee par reacuteflexion sur un corps ou par transmission ou diffusion reacutesulte de labsorption
seacutelective deacutenergie par certains groupes datomes appeleacutes chromophores la moleacutecule colorante
eacutetant le chromogegravene Dautres groupes datomes du chromogegravene peuvent intensifier ou changer
la couleur due au chromophore ce sont les groupes auxochromes (Barka 2008)
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4- Les colorants aziniques (thiazines)
Les colorants thiazines sont analogues aux colorants oxazines sauf que lrsquoatome de soufre
remplace lrsquoatome drsquooxygegravene dans lrsquoanneau heacuteteacuterocyclique Ces colorants ont un noyau
phenazonium comme chromophore avec des groupes amineacutes en para par rapport au soufre
comme auxochrome Ils ont un intervalle de couleur du vert au bleu et ils sont stables agrave la
lumiegravere Ils sont utiliseacutes dans le domaine du textile meacutedecine pharmacie et biologie
Seulement cinq colorants thiazines sont connus et toujours fabriqueacutes azure A azure B azure C
thionine et bleu de meacutethylegravene
Le colorant thiazine le plus important est le bleu de meacutethylegravene deacutecouvert par Caro en 1876
Colorants doxazines Colorants thiazines
Oxazines
Thiazine
5- Toxiciteacute des colorants
La prise de conscience quant agrave la dangerositeacute de certains colorants a commenceacute vers 1890 ougrave
lrsquoon surveillait essentiellement les teneurs en cuivre en arsenic et en plomb dans les colorants
syntheacutetiques ou mineacuteraux Cependant bien que des toxicologues aient auparavant mis en
eacutevidence chez les animaux le risque de cancer lieacute agrave lrsquoingestion de certains colorants azoiumlques
rouges ce nrsquoest qursquoapregraves la deuxiegraveme (2egraveme
) guerre mondiale que des seacuterieux tests biologiques
ont abouti agrave la remise en cause de la plupart des colorants utiliseacutes Une reacuteglementation plus
exigeante a eacuteteacute instaureacutee en 1960 concernant le test de toxicologique des colorants mis sur le
marcheacute Pour le cas du Burkina-Faso il yrsquoa un deacutecret ndeg2001-185 (article 12) portant
interdiction de rejet dans lrsquoenvironnement de certaines substances canceacuterigegravenes dans
lrsquoenvironnement
6- Proprieacuteteacutes physico-chimiques du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene colorant azinique (thiazine) de la famille basique ou cationique aussi
appeleacute chlorure de bis-(dimethylamino)- 37 phenazathionium est soluble dans lrsquoeau (50 g L-1
) et
moins soluble dans lrsquoalcool (10 g L-1
) Sa formule chimique est C16H18ClN3S une masse molaire
de 319852 g mol-1
se preacutesente sous forme drsquoune poudre cristalline drsquoun bleu fonceacute est un deacuteriveacute
azoteacute (Fig1)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 1 Bleu de meacutethylegravene et sa structure chimique
Il est couramment utiliseacute comme modegravele de contaminant organique en raison de sa structure
moleacuteculaire stable Dans la reacuteaction de reacuteduction le BM se transforme en leuco meacutethylegravene
incolore due agrave la perte du doublet libre de lrsquoazote et introduction drsquoun atome drsquohydrogegravene
Le BM sous sa forme incolore est
(Eq 1)
bleu de meacutethylegravene chlorure de meacutethylthioninium
S
N
N NCl-
hydroxyde de meacutethylthioninium
S
N
N N HO
Figure 2 Forme incolore du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene est le colorant le plus couramment utiliseacute dans la teinture du coton du bois
et de la soie Il peut provoquer des brucirclures oculaires responsables de blessures permanentes aux
yeux de lrsquohomme et des animaux Son inhalation peut donner lieu agrave des difficulteacutes respiratoires
entrainer des cas drsquoaneacutemie apregraves une absorption prolongeacutee et son ingestion par la bouche produit
une sensation de brucirclure provoque des nauseacutees des vomissements transpiration et sueurs
froides abondantes (Ghosh and Bhattacharyya 2002) Il est aussi est toxique pour les algues et
les petits crustaceacutes agrave partir des concentrations de 01 mg L-1
et 2 mg L-1
respectivement (Ounissa
1996 Meink et al 1997)
Le traitement des rejets industriels contenant ce type de colorant srsquoavegravere drsquoun grand inteacuterecirct
II- TRAITEMENT DES REJETS TEXTILES
1- Geacuteneacuteraliteacutes sur les meacutethodes de traitements
Le traitement des rejets textiles compte tenu de leur heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute de composition conduira
toujours agrave la conception drsquoune chaine de traitement assurant lrsquoeacutelimination des diffeacuterents
polluants par des eacutetapes successives La premiegravere eacutetape consiste agrave eacuteliminer la pollution par
lrsquointermeacutediaire de preacutetraitement (deacutegrillage dessablage deacuteshuilage etc) etou de traitement
physique ou physico-chimique assurant une seacuteparation solide-liquide Drsquoapregraves Barclay and
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Buckley (2000) les techniques de deacutepollution intervenant le plus courant en deuxiegraveme eacutetape
dans les industries se divisent en trois cateacutegories
1- Biologique
Traitement aeacuterobie
Traitement anaeacuterobie
2- Physique
Meacutethode de preacutecipitation (coagulation floculation seacutedimentation)
Adsorption (sur charbon actif)
Osmose inverse filtration sur membrane
3- Chimique
Oxydation (oxygegravene ozone oxydants tels que le H2O2 NaOCl)
Reacuteduction (Na2S2O2)
Meacutethode de complexomeacutetrique
Reacutesine eacutechangeuse drsquoions
A- Meacutethodes biologiques
Lrsquoavanceacutee technologique a permis la conception des systegravemes de traitement biologique
perfectionneacutes en se basant sur lrsquoautoeacutepuration naturelle des eaux Ces proceacutedeacutes biologiques se
font selon deux modes traitements en aeacuterobie (en preacutesence de lrsquooxygegravene) et traitement en
anaeacuterobie (les microorganismes deacutegradent la matiegravere organique en absence de lrsquooxygegravene)
Les proceacutedeacutes drsquoeacutepuration par voie biologique sont baseacutes sur la transformation microbienne des
colorants La plupart des colorants azoiumlques sont tregraves stables et non biodeacutegradables Beaucoup
drsquoeacutetudes ont deacutemontreacute la biodeacutegradation partielle ou complegravete de certains colorants par voie
biologiques (Adnosinda et al 2003) et (Lopez et al 2004) Mecircme si ces techniques sont
adapteacutees agrave un nombre de polluants organiques elles ne sont pas toujours applicables sur les
effluents textiles industriels en raison de fortes concentrations de polluants de leur toxiciteacute qui
entrainent la destruction des microorganismes ou des boues biologiques agrave traiter
B- Meacutethodes physiques
Lorsque les eaux useacutees ne se precirctent pas agrave une deacutepollution par voie biologique (effluent peu ou
pas biodeacutegradable tempeacuterature trop faible valeurs extrecircmes de pH preacutesence de toxiques)
des proceacutedeacutes physico-chimiques classiques permettent de compenser soit en se substituant
totalement agrave lrsquoeacutepuration par voie biologique soit en traitement compleacutementaire On peut citer
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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par exemple la coagulation-floculation suivie drsquoune deacutecantation (clarification) lrsquoadsorption sur
charbon actif lrsquoeacutechange drsquoions ou la filtration membranaire
B1- Coagulation-floculation
Sous le terme de coagulationndashfloculation on entend tous les processus physico-chimiques par
lesquels des particules colloiumldales ou des solides en fine suspension sont transformeacutes par des
floculants chimiques en espegraveces plus visibles et seacuteparables (les flocs) Les flocs formeacutes sont
ensuite seacutepareacutes par deacutecantation et filtration puis eacutevacueacutes Les coagulants inorganiques tels que
lrsquoalun (Al2(SO4)314H2O) donnent les reacutesultats plus que satisfaisants pour la deacutecoloration des
effluents textiles contenant des colorants disperseacutes de cuve et soufreacutes mais sont totalement
inefficaces pour les colorants azoiumlques acides et basiques (Barclay and Buckley 2000) et
(Vendevivere et al 1998) Par ailleurs la coagulationndashfloculation ne peut ecirctre utiliseacutee pour les
colorants fortement solubles dans lrsquoeau comme le cas du BM
Le principal deacutesavantage de cette technique est qursquoelle geacutenegravere une importante quantiteacute de boue
entrainant des investissements suppleacutementaires
B2- Filtration membranaire
Dans ce proceacutedeacute les polluants sont retenus par une membrane semi permeacuteable dont le diamegravetre
des pores est infeacuterieur agrave celui des moleacutecules agrave eacuteliminer Cette technique est largement utiliseacutee
dans le domaine de lrsquoeau potable et le dessalement La filtration sur membrane sous lrsquoeffet
drsquoune pression hydraulique se deacutecline en microfiltration lrsquoultrafiltration la nano filtration et
lrsquoosmose inverse Parmi les quatre types de proceacutedeacutes la nano filtration et lrsquoosmose inverse sont
les plus adapteacutes agrave la reacuteduction partielle de la couleur et des petites moleacutecules organiques
(Taylor and Jacobs 1996) (Calobro et al 1990) En effet la nano filtration srsquoapplique surtout
au traitement des bains de teinture de colorants reacuteactifs en agissant comme un filtre moleacuteculaire
tandis que la microfiltration retient les mateacuteriaux colloiumldaux tels que les colorants disperseacutes ou
de cuve gracircce agrave une laquomembrane eacutecranraquo (Van der Bruggen et al 2003) Lrsquoultrafiltration ne
srsquoapplique qursquoagrave la reacuteduction de DCO et des solides en suspension (Anselme and Jacobs 1996)
et nrsquoest reacuteellement efficace qursquoen combinaison avec la coagulationfloculation
B3- Adsorption sur charbon actif et autres mateacuteriaux
Le polluant est transfeacutereacute de la phase liquide vers la phase solide lors de lrsquoadsorption Le
charbon actif eacutetant consideacutereacute comme lrsquoadsorbant le plus efficace pour la reacuteduction de la
couleur est limiteacute pour lrsquoeacutelimination de certains colorants Seuls les cationiques colorant agrave
mordant disperseacutes ou dits de cuve sont eacutelimineacutes par cette technique (Raghavacharya 1997)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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C- Meacutethodes chimique
Les techniques drsquooxydation chimiques sont geacuteneacuteralement appliqueacutees quand les proceacutedeacutes
biologiques sont inefficaces Elles peuvent ecirctre ainsi utiliseacutees pour les proceacutedeacutes biologiques en
eacutetapes de preacutetraitement afin de diminuer la charge polluante Lrsquooxydation chimique est
eacutegalement appliqueacutee pour le traitement des organiques dangereux preacutesents en faibles
concentrations et des effluents chargeacutes de constituants reacutesistants aux meacutethodes de
biodeacutegradation Le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) le Cl2 et O3 sont les reacuteactifs les plus souvent
utiliseacutes pour ce type de traitement Le H2O2 est un oxydant moyennement fort et son application
pour le traitement des polluants organiques et inorganiques est bien eacutetablie (Neyens et al
2003) Mais lrsquooxydation par H2O2 nrsquoest pas suffisamment efficace pour de fortes concentrations
en colorant Hamada et al (1998) ont proposeacute de traiter les colorants azoiumlques par hypochlorure
de sodium Cependant si la moleacutecule initiale est deacutetruite les halogegravenes sont susceptibles de
former des trihalomeacutethanes comme sous-produits de deacutegradation lesquels sont canceacuterigegravenes
pour lrsquoHomme
Drsquoougrave la neacutecessiteacute drsquoutiliser des produits drsquooxydation encore plus performant comme les
proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutes (POA)
2- Procegravedes classiques de traitement des effluents textiles Proceacutedeacutes drsquoOxydation
Avanceacutee (POA)
Lrsquoindustrialisation intensive qui a vu le jour au cours du dernier siegravecle a causeacute lrsquoapparition dans
lrsquoenvironnement de polluants eacutemergents reacutefractaires qui sont reconnus canceacuterigegravenes et
mutagegravenes Dans lrsquooptique de limiter la pollution de lrsquoenvironnement des strateacutegies de
traitement efficaces et eacutecologiques ont eacuteteacute deacuteveloppeacutees Parmi ces strateacutegies se trouve
lrsquoapplication des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee (POA) Figure 3
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Il srsquoagit de proceacutedeacutes de traitement oxydatif qui peuvent ecirctre subdiviseacutes en quatre groupes
(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse
utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et reacutepondent aux
critegraveres suivant (Suty et al 2003)
Ne pas induire de pollution secondaire
Non toxique
Non corrosif pour les eacutequipements
Etre le plus rentable possible
Etre relativement le plus simple agrave manipuler
Les OHbull sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse utiliser dans le domaine des
eaux et des effluents industriels avec une vitesse drsquooxydation (109
fois plus eacuteleveacutee) agrave celle de
lrsquoozone et son potentiel drsquooxydation est de 28 VENH (Parsons 2004) Tableau 1
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique
Oxydant Pouvoir oxydant Edeg (VENH)
OHbull 280
Oo 242
O3 207
H2O2 (milieu acide) 178
Cl2 136
O2 123
Plusieurs secteurs ont utiliseacutes ces proceacutedeacutes pour traiter leurs eaux par exemple Parsons (2004)
lrsquoa utiliseacute pour le traitement des eaux de surface et souterraines Martinez-Huitle and Ferro
(2006) lrsquoont utiliseacute pour le traitement des eaux industrielles Hayet (2011) lrsquoa testeacute dans
lrsquoeacutelimination du 4- chloropheacutenol Hsing et al (2007) et Wu and Chang (2006) ont lrsquoutiliseacute pour
deacutecolorer les eaux des industries textiles Bouafia (2010) a utiliseacute le proceacutedeacute drsquooxydation
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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avanceacutee baseacutee sur le reacuteactif de fenton pour deacutegrader les colorants textiles Derradji (2012) a
coupleacute le POA avec un traitement biologique pour le traitement des eaux useacutees industrielles
3- Reacuteactif de Fenton (H2O2Fe2+
)
Fenton avait deacutecrivit agrave la fin du XIX egraveme
siegravecle que le fer ferreux (Fe2+
) favorisait fortement
lrsquooxydation de lrsquoacide maleacuteique par le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) en milieu acide (Fenton
1894) Des travaux ulteacuterieurs ont montreacute que la combinaison de H2O2 et de Fe2+
nommeacute
laquo Reacuteactif de Fenton raquo eacutetant un oxydant efficace pour une grande varieacuteteacute de substrats
organiques notamment les pheacutenols les pesticides les aromatiques polycycliques et des
colorants en particulier les azoiumlques (Spadaro et al 1994 Benitez et al 2001 De Heredia et
al 2001) Quarante (40) ans plus tard Haber and Weiss (1934) identifiaient le radical
Hydroxyl comme eacutetant lrsquoespegravece oxydante de la reacuteaction preacutesenteacutee ci-dessous et communeacutement
appeleacutee reacuteaction de Fenton
(Eq2)
Le fer ferrique geacuteneacutereacute peut ensuite reacuteagir avec le peroxyde drsquohydrogegravene pour redonner le fer
ferreux
(Eq3)
La vitesse de deacutecomposition de H2O2 par le Fer II augmente lorsque le pH augmente (le 5) car
dans cette gamme de pH la forme preacutedominante Fe(OH) 2+
est beaucoup plus reacuteactive que lrsquoion
Fe2+
(Kuo 1992)
Lrsquoeacutetude de la deacutepollution des effluents textiles coloreacutes par le proceacutedeacute Fenton (systegraveme H2O2
Fe2+
) a eacuteteacute reacuteveacuteleacutee tregraves efficace et plusieurs eacutetudes ont montreacute que le taux de mineacuteralisation des
colorants syntheacutetiques augmente avec lrsquoaugmentation des doses des reacuteactifs et du temps de
reacuteaction Le rapport des reacuteactifs R =
et le rapport
joue aussi un rocircle important
dans la vitesse de deacutegradation de colorants de deacutepart et sur le taux de mineacuteralisation (Kuo
1992)
Le proceacutedeacute Fenton possegravede trois (03) caracteacuteristiques attractives pour le traitement des
composeacutes organiques (Redha 2011)
Les radicaux hydroxyles OHbull produits reacuteagissent tregraves rapidement (10
9 fois plus reacuteactif
que le O3)
Les reacuteactifs sont simples agrave manipuler et sans danger pour lrsquoenvironnement
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Les produits finaux de deacutegradation (H2O CO2 ions mineacuteraux et hydroxydes ferriques)
nrsquointroduisent pas une pollution suppleacutementaire
Le proceacutedeacute de Fenton est composeacute geacuteneacuteralement de quatre eacutetapes principales ajustement du
pH oxydation neutralisation et coagulationpreacutecipitation Pour lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute la
reacuteaction de fenton ne peut se produire qursquoagrave un pH voisin ou eacutegal agrave 3 ce qui reacutesulte un ajout des
solutions acides Au-delagrave des valeurs de pH comprises entre 3 et 4 le fer (Fe2+
ou Fe3+
) est
susceptible de preacutecipiter et former des hydroxydes de fer induisant ainsi une faible activiteacute
catalytique Le milieu doit ecirctre approvisionneacute drsquoune maniegravere continue Ce qui peut alourdir les
couts de traitement
Le proceacutedeacute Fenton est consideacutereacute aujourdrsquohui comme le proceacutedeacute dont sa mise en œuvre est facile
et plus utiliseacute dans le monde pour le traitement drsquoeffluents industriels textiles mais le proceacutedeacute
est limiteacute par le manque de geacuteneacuteration du catalyseur qui neacutecessite geacuteneacuteralement un apport
constat en reacuteactif et qui contraint de ce fait agrave lrsquoapprovisionner en continu le milieu en peroxyde
drsquohydrogegravene (H2O2) tregraves couteux
III- LA LATERITE
Le Burkina-Faso est un pays de lrsquoAfrique occidentale avec une superficie de 274 000 kmsup2 et le
recouvrement lateacuteritique est un caractegravere dominant des paysages peacuteneacuteplaines ou tabulaires qui
caracteacuterisent sa plus grande partie Les lateacuterites se preacutesentent sous forme de plateaux eacutetendus
buttes teacutemoins cuirasses indureacutes etc Lrsquoeacutepaisseur de ces lateacuterites varie selon la nature des
formations sur lesquelles elles se reposent
La lateacuterite (du latin later brique) est une roche rouge ou brun qui se forme par alteacuteration des
roches sous les climats tropicaux Elle est constitueacutee du fer (Limonite ferrihydrite geothite
heacutematite) drsquoaluminium (Gibbsite cliachite boehmite) de titane de manganegravese et de
silicium On la trouve surtout en domaine intertropical et recouvre 33 des continents
Pour lrsquoeacutetude de la deacutegradation du colorant BM nous avons utiliseacute deux types de lateacuterite
provenant lrsquoune de la reacutegion de Koubri dans le Centre et contenant 314 de fer et lrsquoautre dans
la reacutegion Sud-Ouest du Burkina-Faso contenant 447 pour le traitement (Figure 4) Ces
lateacuterites ont eacuteteacute caracteacuteriseacutees au Laboratoire CRISMAT (Centre National de Recherche et de
Technologie Mateacuteriaux ENSI Caen) en France
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI)
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE II MATERIELS ET METHODE
Lrsquoutilisation des substances organiques dans lrsquoindustrie sans traitement est la deacutegradation de la
qualiteacute des eaux qui se reacutepercute sur la santeacute de lrsquoecirctre humain Dans ce chapitre nous allons voir
les produits et mateacuteriels ainsi que la meacutethodologie expeacuterimentale utiliseacutes pour la deacutegradation du
colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute Fenton en phase homogegravene en utilisant le fer
industriel puis le fer extrait de la lateacuterite
Nous preacutesentons en premier lieu la technique du dosage du BM et les reacuteactifs utiliseacutes pour la
deacutegradation de notre colorant Nous eacutevoquons les techniques de caracteacuterisation de la lateacuterite par
diffraction des rayons X et analyse quantitative
I- PRODUITS ET MATERIELS
1 Les produits utiliseacutes (Fer industriel H2O2 BM acide lateacuterite)
Pour lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite nous avons utiliseacute
certains reacuteactifs qui sont illustreacutes dans le tableau 2
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes
Produits Fournisseur Qualiteacute
Bleu de meacutethylegravene Fluka 96
Peroxyde drsquohydrogegravene
(H2O2)
Preacutepareacute par
Laboratoires Gilbert (CA 655-
301-3)
9
Acide sulfurique (H2SO4) Sigma-Aldrich (CA 7664-93-9) 95-97
Sulfate ferreux (FeSO4
7H2O
Fluka Chemika (CA44990) 98
Hydroxyde de Sodium
NaOH
Sigma Aldrich 32
Eau ultra-pure ou Milli-Q Polisseur drsquoeau du LEDES 0055 microScm ou 183
MΏ
2- Mateacuteriels utiliseacutes
Les mateacuteriels utiliseacutes pour les suivis cineacutetiques de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite sont la spectrophotomeacutetrie DR 5000 la lateacuterite et les trois types drsquoacides
lrsquoacide sulfurique lrsquoacide chlorhydrique lrsquoacide nitrique pour lrsquoextraction du fer de la lateacuterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM
Les eacutechantillons de lateacuterites utiliseacutees lors de ce travail ont eacuteteacute caracteacuteriseacutes au Laboratoire
CRISMAT (Centre National de Recherche Technologique Mateacuteriaux ENSI Caen) en France Ils
proviennent de deux reacutegions du Burkina-Faso (Dano et Koubri) contiennent respectivement 44
7 et 314 de fer et ont eacuteteacute obtenus par les analyses en diffraction des rayons X (DRX) et en
microscopie eacutelectronique agrave balayage (MEB)
Le principe de lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS
Lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS est une analyse quantitative en des points ou zones speacutecifiques dun
eacutechantillon en utilisant la spectromeacutetrie agrave seacutelection deacutenergie (EDS)
Son principe est que par lintermeacutediaire dun canon agrave eacutelectrons un faisceau deacutelectrons est envoyeacute
sur leacutechantillon En contact avec la matiegravere ces eacutelectrons interagissent de diffeacuterentes faccedilons
Le MEB-EDS du laboratoire va permettre dexploiter trois informations distinctes dont deux qui
vont ecirctre traduites en images
-Une image en eacutelectrons secondaires (SE) qui naicirct dune interaction entre les eacutelectrons du
faisceau et les eacutelectrons des couches eacutelectroniques de latome et qui nous donnera une
information topographique de leacutechantillon
- Une image en eacutelectrons reacutetrodiffuseacutes (BSE) qui reacutesulte de linteraction entre les eacutelectrons du
faisceau le noyau et le nuage eacutelectronique de latome et qui permettra de creacuteer une image par
contraste chimique
- Une troisiegraveme information que lon obtient est une analyse eacuteleacutementaire le microscope
eacutelectronique agrave balayage eacutetant coupleacute agrave un deacutetecteur de rayons X agrave dispersion deacutenergie
Le principe de lrsquoanalyse par Diffraction Rayon X (DRX)
La diffraction des rayons X est une technique danalyse fondeacutee comme son nom lrsquoindique sur la
diffraction des rayons X sur la matiegravere La diffraction des rayons X est un pheacutenomegravene
dinterfeacuterence constructive qui se produit quand un faisceau de rayons X (onde
eacutelectromagneacutetique) peacutenegravetre dans un cristal (empilement peacuteriodique datomes) Il peut donc
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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apparaitre quand on place un monocristal un poly-cristal ou une poudre devant une source de
rayons X Lemplacement des faisceaux diffracteacutes nous informe sur la peacuteriodiciteacute du (des) cristal
tandis que lintensiteacute de ces faisceaux nous informe sur la nature et la position des atomes
contenus dans le cristal La position des intensiteacutes diffracteacutees nous renseignera sur la taille de la
maille tandis que lintensiteacute nous permettra de calculer la position des atomes dans la maille
ainsi que leur nature Les proprieacuteteacutes chimiques ou physiques dun mateacuteriau deacutependent de la
position et la nature des atomes du cristal
Les caracteacuteristiques du diffractomegravetre des eacutechantillons de la poudre de lateacuterite analyseacutee sur un
diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 eacutequipeacute drsquoun monochromateur avant et drsquoun deacutetecteur Lynx-
Eye sont rassembleacutees dans le tableau et figures ci-dessous
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Position initiale [deg2Th] 10 0050
Position finale [deg2Th] 99 9910
Taille [deg2Th] 00110
Temps drsquoeacutetape de balayage [s] 1170
Fente de divergence Fixed
Fente de divergence [mm] 2
Tempeacuterature de mesure [degC] 21
Mateacuteriel drsquoanode Cu
K Alpha 1 [Aring] 154060
Geacuteneacuterateur 40 mA 40 kV
Monochromateur de rayon incident Oui
Rotation Non
Ouverture de deacutetecteur [deg] 35
Deacutetecteur de discrimination LL [V] 017
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Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri
Les diffeacuterentes phases des eacutechantillons de lateacuterites par lrsquoanalyse en diffraction RX sont
reacutecapituleacutees sur ce tableau
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
Phase Koubri Dano
-massique -massique
Phase majoritaire Kaolinite 333 36
Quartz 326 161
Deuxiegraveme sous-ensemble de phase Goethite FeO(OH) 211 352
Heacutematite Fe2O3 73 63
Ferrite
(fer-alpha)
3 32
Phase anatase TiO2 27
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II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE
1- Preacuteparation de la solution du bleu de meacutethylegravene
La solution megravere du BM de concentration 1 g L-1
a eacuteteacute preacutepareacutee en mettant les cristaux dans un
litre drsquoeau distilleacutee Les solutions standard pour lrsquoeacutetablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage ont
eacuteteacute obtenues par des dilutions successives jusqursquoaux concentrations deacutesireacutees
Le suivi de lrsquoeacutevolution de la concentration du BM au cours du temps est fait par
spectrophotomeacutetrie UVVisible
2- Principe de la spectrophotomeacutetrie UVVisible
La spectrophotomeacutetrie est une technique analytique quantitative qui consiste agrave mesurer
lrsquoabsorbance ou la densiteacute optique drsquoune substance chimique donneacutee en solution La meacutethode
repose sur la loi de Beer-Lambert qui eacutenonce
Lorsqursquoune substance absorbe de la lumiegravere dans le domaine de lrsquoultra-violet et du
visible lrsquoeacutenergie absorbeacutee provoque des perturbations dans la structure eacutelectronique des
atomes ions ou moleacutecules Un ou plusieurs eacutelectrons utilisent cette eacutenergie pour sauter
drsquoun niveau de basse eacutenergie agrave un niveau de plus haute eacutenergie Ces transitions
eacutelectroniques se font dans le domaine de 350 agrave 800nm pour le visible et entre 200 agrave 350
nm pour lrsquoultra-violet
Un milieu homogegravene traverseacute par la lumiegravere absorbe une partie de celle-ci les
diffeacuterentes radiations constituant le faisceau incident sont diffeacuteremment absorbeacutees
suivant leur longueur drsquoonde et les radiations transmisses sont alors caracteacuteristiques du
milieu
Soit un rayon lumineux monochromatique de longueur drsquoonde λ traversant un milieu
homogegravene drsquoeacutepaisseur l Le taux de deacutecroissance de lrsquointensiteacute lumineuse en fonction de
lrsquoeacutepaisseur du milieu absorbant est donneacute par la loi de Lambert
A= log (
) (Eq4)
Avec
I0 intensiteacute initiale de la lumiegravere traverseacutee
I intensiteacute de la lumiegravere transmise
A absorbance
La spectrophotomeacutetrie UVVisible permet de suivre la deacutecoloration des solutions gracircce aux
absorbances qui eacutevoluent en fonction du temps de traitement Elle permet eacutegalement de suivre
lrsquoeacutevolution des ions gracircce agrave leurs diffeacuterents dosages
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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3- Caracteacuterisation par spectrophotomeacutetrie UVVisible des solutions du BM
a- Deacutetermination des longueurs drsquoondes drsquoabsorption maximale
Le spectre drsquoabsorbance du BM a eacuteteacute balayeacute entre 200 et 800 nm afin de suivre quantitativement
sa concentration Les pics de notre colorant sont obtenus agrave 661nm et 291nm (fig 8) Les
diffeacuterentes absorbances ont eacuteteacute deacutetermineacutees et une courbe deacutetalonnage a eacuteteacute traceacutee en utilisant
des solutions standard variant de 0 agrave 8 mg L-1
pour les deux longueurs drsquoondes
Figure 8 Spectre du Bleu de meacutethylegravene
b- Etablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage du BM
La concentration [Fx] des solutions eacutetalon varie de 1 agrave 8 mg L-1
Les volumes agrave preacutelever sont
calculeacutes en appliquant lrsquoeacutequation suivante
(Eq5)
Avec [Fx] - Concentration de lrsquoeacutetalon
Vx - Volume drsquoeacutetalon agrave preacuteparer
[M] - Concentration de la solution megravere
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene
Solution Zero 1 2 3 4 5
Concentration [mgL-1] 0 2 3 4 6 8
Volume neacutecessaire [mL] 0 02 03 04 06 08
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Pour tracer la courbe drsquoeacutetalonnage nous avons introduit les diffeacuterents volumes dans des fioles de
100 mL ensuite nous avons compleacuteteacute agrave lrsquoeau distilleacutee jusqursquoau trait de jauge On a mis la
spectrophotomeacutetrie en marche et proceacutedeacute agrave la lecture du blanc puis successivement des solutions
eacutetalons
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm)
Solution 0 1 2 3 4 5
Con (mg L-1
) 0 2 3 4 6 8
Absorbance (nm) pour λ = 661 0 085 13 18 23 3
Absorbance (nm) pour λ = 291 0 04 06 09 12 17
Figure 9 Courbe deacutetalonnage (λmax = 661 nm et λmax = 291 nm) variation de labsorbance en
fonction de la concentration du BM
4- Preacuteparation des solutions de fer
a- Solution de fer industriel
Le reacuteactif utiliseacute est le sulfate ferreux ou sulfate de fer (II) drsquoune poudre blanchacirctre agrave lrsquoeacutetat
anhydre dont la formule est FeSO4 7H2O Pour la preacuteparation du Fe2+
de concentration 3 g L-1
nous avons verseacute 3 g du sulfate ferreux anhydre dans une fiole de 1 L contenant 500 mL drsquoeau
milli-Q puis ajouter une (1) goutte drsquoacide sulfurique (H2SO4) concentreacute agrave 98 dans la fiole et
laisser agiter pendant 30 secondes Apregraves compleacuteter jusqursquoau trait de jauge et placer sous
agitation durant 1 h jusqursquoagrave lrsquoobtention drsquoune solution de couleur rouge brique
b- Solution de fer de la lateacuterite
Pour la deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite les solutions de la lateacuterite
ont eacuteteacute preacutepareacutees de la maniegravere suivante
Pour le lit de lateacuterite nous avons preacuteleveacute
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
Compleacuteter drsquoeau milli-Q (eau ultra pure) jusqursquoau trait de jauge
y = 03938x
Rsup2 = 09869
0
05
1
15
2
25
3
35
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
661nm
y = 02094x
Rsup2 = 09972
0
02
04
06
08
1
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
291 nm
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Ajuster par la suite le pH de la solution agrave 3 avec lrsquoacide sulfurique (concentreacute agrave
95-97)
Figure 8 Lit de lateacuterite
Pour la lateacuterite attaqueacute par de lrsquoacide concentreacute pour lrsquoextraction du Fer
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
30 m L drsquoacide (HClHNO3H2SO4)
Ajouter avec prudence 20 mL drsquoeau milli-Q pour avoir 50 mL de solution
Preacutelever le surnageant pour le traitement du bleu de meacutethylegravene
Figure 9 Attaque acide de la lateacuterite
5- Preacuteparation des meacutelanges colorant- reacuteactif de Fenton
Lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM srsquoest faite par trois diffeacuterentes eacutetapes
Une solution du BM est soumise agrave un traitement par proceacutedeacute Fenton en utilisant du H2O2
et le fer industriel (Fe2+
) ajustement du pH agrave 3 (Fig12)
Figure 10 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel
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Pour la deacutegradation du BM en utilisant la lateacuterite deux eacutetapes ont eacuteteacute imageacutes lrsquoune par
un lit de lateacuterite et lrsquoautre par la lateacuterite attaqueacutee par trois types drsquoacides (Fig13)
Figure 11 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite
6- Etude cineacutetique de la deacutecoloration du BM
Nous avons deacutetermineacute la cineacutetique de deacutecoloration agrave partir des valeurs des absorbances trouveacutees
agrave 661nm La deacutetermination de la constante de vitesse kapp permet de donner un ordre de
grandeur de la vitesse Expeacuterimentalement on peut montrer que la vitesse de reacuteaction bilan du
BM srsquoeacutecrit de la maniegravere suivante
Bleu de meacutethylegravene + OHbull rarr sous-produit du bleu de meacutethylegravene (Eq6)
Pour la cineacutetique drsquoordre 1
V = -
= kapp (Eq7) reacuteaction de pseudo ordre un laquo1 raquo
Avec
V vitesse de deacutegradation catalytique (mg L-1
h-1
)
kapp constante apparente de deacutegradation (min ou h-1
)
[BM] concentration du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
t temps de reacuteaction (h)
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
Ln (
) = kapp t (Eq8)
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Figure 12 Reacuteaction de pseudo ordre 1
Pour la cineacutetique drsquoordre 2
V = -
= kapp (Eq9) reacuteaction de pseudo ordre un laquo2 raquo
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
int
= - int
(Eq10)
(Eq11)
Figure 13 Reacuteaction de pseudo ordre 2
Pour le calcul des rendements ou taux drsquoabattement (τ) agrave lrsquoissu des eacutetudes cineacutetiques de
deacutegradation du BM nous avons utiliseacute cette formule ci-dessous
τ =
(Eq12)
Rsup2 = 09863
-070
-060
-050
-040
-030
-020
-010
000
0 2 4 6 8
ln (C
Co)
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 1
Rsup2 = 09499
0
0005
001
0015
002
0025
003
0 2 4 6 8
1C
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 2
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CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS
I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL
Tous les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave tempeacuterature ambiante (25degC) Les concentrations du bleu de
meacutethylegravene choisies pour lrsquoexpeacuterience sont 10 et 40 mg L-1
1- Effet de pH du milieu
Etant donneacute que le proceacutedeacute Fenton est baseacute sur lrsquoeffet catalytique du Fer et plus preacuteciseacutement
du Fe2+
il nous est paru neacutecessaire de commencer lrsquoeacutetude par la deacutetermination du pH
optimale pour le proceacutedeacute Lrsquoajustement du pH du milieu srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoune solution
drsquoacide sulfurique Ce choix est justifieacute par lrsquoexistence deacutejagrave au sein de la solution des ions
2-
suite agrave lrsquoaddition du Fe2+
sous la forme de FeSO4 7H2O
Les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes avec une concentration en BM de 20 mg L-1
un rapport R = 15
correspondant agrave des concentrations de 6 et 040 mg L-1
en H2O2 et Fe2+
respectivement et
pour des valeurs de pH variant entre 3 et 5 Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacute sur figure 16
Figure 14 Effet du pH
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t = 20
min)
pH Rendement ()
3 96
35 5245
4 6156
5 5509
000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 5 10 15 20
[BM
] m
gL
ˉˡ
temps de deacutegradation (mn)
pH = 3
pH = 35
pH = 4
pH = 5
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Drsquoapregraves le tableau preacutecegravedent nous observons que le pH favorable pour la deacutegradation du BM
par le proceacutedeacute Fenton est pH = 3 avec un taux de deacutegradation de 96 au bout de 20 min
De nombreux travaux sur les proceacutedeacutes Fenton ont montreacute que le pH 3 semble ecirctre la meilleure
valeur pour une deacutegradation optimale des polluants organique ((Tang and Huang 1996 Kuo
and Lo 1999) Pour la suite du travail nous adopterons deacutesormais cette valeur de pH
2- Effet de la concentration en BM
Nous avons traiteacute agrave un pH = 3 et agrave 25degC deux solutions du BM de concentration diffeacuterentes
(10 mg L-1
et 40 mg L-1
) en fixant les concentrations de Fe2+
agrave 134 mg L-1
et celle du H2O2 agrave
6 mg L-1
(figure 17)
Figure 15Effet de la concentration du BM
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM
[BM] mg L-1
Rendement () Temps de
deacutecoloration (min)
10 9738 8
40 9565 14
Nous avons constateacute que la concentration du BM de concentration 10 mg L-1
srsquoest deacutegradeacutee
rapidement et complegravetement avec un temps de deacutecoloration (td) de 8 min tandis que celle de
40 mg L-1
est plus lente avec un td de 14 min Donc plus la solution est concentreacutee plus le
temps de deacutegradation est important
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La cineacutetique de deacutecoloration du colorant BM de concentrations respectives de 10 et
40 mg L-1
obeacuteit agrave la loi cineacutetique de pseudo premier
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM
Solution kapp
BM = 10 mg L-1
028
BM = 40 mg L-1
010
La deacutetermination de la constante apparente de vitesse montre eacutegalement que cette derniegravere
varie en fonction de la concentration en BM En effet la valeur de kapp est deux fois plus
supeacuterieure pour une concentration en BM de 10 mg L-1
que pour celle de 40 mg L-1
3- Etude spectrophotomeacutetrique UVVisible du bleu de meacutethylegravene
Figure 16 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel
Une solution du bleu de meacutethylegravene de concentration 40 mg L-1
est soumise agrave un traitement par
proceacutedeacute Fenton en utilisant 6 mg L-1
de H2O2 et le fer industriel agrave une concentration de 134
mg L-1
Des preacutelegravevements ont eacuteteacute effectueacutes agrave des intervalles reacuteguliers de temps afin de suivre
lrsquoeacutevolution de la deacutegradation par Spectrophotomeacutetrie Lrsquoanalyse spectromeacutetrique des
eacutechantillons est effectueacutee par un balayage du spectre UV-Visible entre 200 et 800 nm (figure
18)
Nous remarquons que plus le temps de traitement est important plus le pic drsquoabsorbance dans
le visible agrave 661 diminue drsquointensiteacute pour srsquoannuler complegravetement agrave partir du 30 min Par
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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contre le pic dans le domaine UV agrave 291 il diminue certes drsquointensiteacute mais ne srsquoannule pas
mecircme apregraves 45 min de traitement
Ce reacutesultat nous permet de conclure que le proceacutedeacute Fenton permet une deacutegradation partielle
de la moleacutecule du BM au bout de notre temps de reacuteaction Drsquoapregraves Cao et al (1999) les pics
appartenant aux domaine drsquoUV entre 200 et 260 sont relatives au cycle benzegravene mono ou
poly substitueacute Ceci revient agrave dire que la deacutegradation du BM passe par deux eacutetapes
Deacutegradation du groupement fonctionnel de la moleacutecule du BM (λ = 661 nm) crsquoest agrave
dire que la rupture de lrsquoheacuteteacuterocycle central entraine la perte des conjugaisons des deux
lateacuteraux ce qui explique la deacutecoloration plus ou moins rapide de la solution
La deacutegradation des cycles benzegravene persistant en solution est beaucoup plus lente
puisque lrsquointensiteacute de ce pic (λ = 291 nm) diminue mais ne srsquoannule pas alors que la
solution est claire On peut dire eacutegalement que cette deacutegradation des cycles benzegravene
persistants est due au temps de reacuteaction trop court
4- Effet de la concentration du H2O2
a) En Absence de Fer
En utilisant deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
nous
avons varieacute les concentrations du H2O2 de 1 agrave 6 mg L-1
en absence du fer agrave un pH = 3 et agrave
tempeacuterature ambiante Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacutes sur la figure ci-dessous
Figure 19 Deacutegradation du BM par H2O2 seul
Quel que soit la concentration du BM 10 mg L-1
ou 40 mg L-1
lrsquoeffet du H2O2 sur la
deacutegradation du colorant est pratiquement nulle En effet apregraves un temps arbitraire de 20 min
de traitement on remarque un taux drsquoabattement de 17 pour la concentration en BM de 10
mg L-1
alors qursquoil est nul pour une concentration initiale de 40 mg L-1
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Il est donc clair que le pouvoir oxydant du H2O2 nrsquoest pas assez suffisant pour pouvoir
deacutegrader le BM En effet le H2O2 agrave un pouvoir oxydant de Edeg = 176 VENH par contre
celui drsquoOHbull est de 28 VENH
La mecircme conclusion a eacuteteacute observeacute par Naima (2008) sur lrsquoutilisation du H2O2 seul dans le
traitement des huiles drsquoolive (margines) Le reacutesultat a donneacute que le H2O2 seul pour des valeurs
de concentrations 3 et 20 g L-1
ne peut eacuteliminer totalement la margine de lrsquoeffluents drsquohuilerie
drsquoolive de concentration initiale de 1 g L-1
la moyenne de taux drsquoabattement obtenue ne
deacutepasse pas la valeur de 32 Yameogo (2013) a remarqueacute eacutegalement que lrsquoutilisation du
H2O2 seul nrsquoa eu aucune influence sur la deacutegradation de lrsquoamarante par proceacutedeacute photo-fenton
et heacuteteacuterogegravene avec charbon actif la concentration nrsquoa pas varieacute tout au long du traitement
b) En preacutesence du Fer
Lrsquoefficaciteacute du traitement est donc tributaire de lrsquoexistence de deux entiteacutes H2O2 et Fe2+
En
effet Bach et al (2010) ont utiliseacute le Fe2+
pour traiter lrsquoeau industrielle ils ont trouveacute que le
fer a permis de mineacuteraliser 95 drsquoeacutethylegravene-glycol et 85 de pheacutenol dans une eau industrielle
par proceacutedeacute Fenton Marciel et al (2004) ont remarqueacute que lrsquoapport de sulfate ferreux a
ameacutelioreacute la reacuteduction du COT de 45 agrave 55 lors drsquoune eacutetude drsquooxydation drsquoune solution
pheacutenolique par le proceacutedeacute photo-fenton
Pour la suite Nous avons maintenu la mecircme variation des concentrations en H2O2 (de 1 agrave 6
mg L-1
) mais en additionnant le fer industriel (sulfate ferreux) avec une concentration de 134
mg L-1
pour deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
agrave
tempeacuterature ambiante et agrave un pH eacutegale agrave 3 Ceci revient qursquoen solution le rapport R =
varie de 075 15 25 5 (Figure 20)
Figure 17 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
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Quel que soit la concentration initiale en BM ou en H2O2 lrsquoaddition du fer a entraineacute
lrsquoapparition de la deacutegradation graduelle de la coloration
Plus la concentration en H2O2 est importante plus la vitesse de deacutegradation augmente
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
[BM] mg L-1
10 40
Variation de H2O2 Rendement () Rendement ()
1 6730 5508
2 8522 7029
3 9769 9632
6 9954 9860
La figure 20 montre que taux de deacutecoloration en preacutesence du catalyseur devient plus
important avec lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 Il passe apregraves 60 min de
traitement de 6730 pour une concentration en H2O2 de 1 mg L-1
agrave 9954 pour celle de 6
mg L-1
Ceci est parfaitement preacutevisible puisque lrsquoexistence de lrsquoHydroxyde radicalaire principale
responsable de la deacutegradation est tributaire de la concentration initial en H2O2 (Eq2 sect 11)
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence de
la variation du H2O2
[BM] = 10 mg L-1
[BM] = 40 mg L-1
Ordre de la
reacuteaction k k
075 00036 00005 Ordre 2
15 00092 00007
25 0067 0065 Ordre 1
5 02879 0103
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Nous remarquons que lorsque la concentration en H2O2 augmente lrsquoordre partiel de la reacuteaction
change En effet pour des concentrations en H2O2 lt 3 mg L-1
la reacuteaction de deacutegradation est de
lrsquoordre 2 alors que pour des concentrations plus eacuteleveacutees elle est drsquoordre 1
Nadjette (2009) a montreacute que la deacutegradation du Meacutethyle Orange en preacutesence de dioxyde de
titane (TiO2) suit une cineacutetique drsquoordre 1 Redha (2011) a trouveacute eacutegalement lrsquoordre partiel de
la reacuteaction est eacutegal agrave 1 lors de son eacutetude sur le traitement du Rouge drsquoalizarine S et lrsquoOrange
G par proceacutedeacute drsquooxydation avanceacutee (POA)
Bennani et al (2010) ont eacutelimineacute le bleu de meacutethylegravene en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi
(Maroc) Les reacutesultats ont montreacute que le pseudo-second ordre peut deacutecrire le comportement
cineacutetique de lrsquoadsorption du bleu de meacutethylegravene sur lrsquoargile brute et celle purifieacutee Des reacutesultats
similaires ont eacuteteacute observeacutes Gurses et al (2006) et Tsai et al (2007)
Les valeurs de kapp obtenus pour une solution de concentration initiale en BM de 10 mg L-1
sont supeacuterieures agrave celles obtenues pour la solution de 40 mg L-1
et ce lagrave quel que soit lrsquoordre
de la reacuteaction ou la concentration en H2O2 en solution Ces valeurs augmentent avec
lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 et passe de 36 10-3
agrave 02879 et de 05 10-3
agrave 0103
pour une les solutions en BM de 10 et 40 mg L-1
respectivement
5- Effet de la concentration en fer
Pour la suite nous eacutetudierons lrsquoeffet de la concentration en Fer sur lrsquoefficaciteacute du traitement
du BM pour deux solutions de concentration 10 et 40 mg L-1
en BM Les essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes en maintenant constante la concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
et en faisant varieacute la
concentration en Fe2+
de 02 agrave 134 mg L-1
correspondant agrave une variation du rapport R =
de 5 agrave 30
Figure 18 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM
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En absence de fer aucune baisse dans la concentration en BM nrsquoest observeacutee Pourtant degraves
lrsquoajout drsquoune faible concentration (02 mg L-1
) entraine une diminution progressive de la
couleur au cours du temps Il est eacutegalement observeacute que quel que soit la concentration initiale
en BM le temps de deacutegradation (td) du colorant est inversement proportionnel agrave la
concentration en Fe2+
en solution En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
td
passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 alors que pour une concentration
de 40 mg L-1
il passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig22)
Figure 19 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer industriel
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction du rapport R
[BM] = 10 mg L
-1 [BM] = 40 mg L
-1
kapp kapp
OR
DR
E
1
par
rapport
agrave B
M 30 00027 00125
15 00061 00321
10 0026 00496
5 02879 0103
Nous remarquons que lrsquoeffet de lrsquoaugmentation de la concentration en Fe2+
en solution sur la
cineacutetique de deacutegradation du BM est beaucoup plus important pour des faibles concentrations
(10 mg L-1
) que pour les fortes concentrations (40 mg L-1
) En effet pour une variation de R de
30 agrave 10 kapp eacutevolue de 27 10-4
min agrave 26 10-2
min soit un facteur 100 pour une concentration
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en BM de 10 mg L-1
alors qursquoelle eacutevolue de 00125 agrave 005 soit un facteur 4 pour une
concentration en BM de 40 mg L-1
Drsquoapregraves ces reacutesultats on peut conclure drsquoune faccedilon geacuteneacuterale que la preacutesence drsquoune forte
concentration du catalyseur favorise la formation des radicaux OHbull principaux responsable de
la deacutegradation du BM Pourtant il a eacuteteacute montreacute dans plusieurs eacutetudes (Brillas et al 2004
Diagne 2006 Oturan et al 1999) que le Fe2+
ajouteacute agrave forte dose entraine une perte du
rendement du proceacutedeacute puisque le Fe2+
en plus de son rocircle de catalyseur peut jouer un rocircle de
destructeur crsquoest-agrave-dire qursquoil piegravege les OHbull produits
Lrsquoeacutelimination des polluants reacutefractaires est donc tributaire de la preacutesence des ions meacutetallique
sauf qursquoil neacutecessite un apport important en Fe2+
ce qui entraine un coucirct (Bouafia 2010)
Crsquoest pour cette raison que nous avons opteacute pour lrsquoutilisation de la lateacuterite en faisant une
attaque acide afin drsquoextraire le fer pour traiter le BM
II- UTILISATION DE LATERITE
Les eacutechantillons de la lateacuterite choisie se preacutesentent tous sous forme de poudres de couleur
ocre Lrsquoapplication drsquoun proceacutedeacute qui neacutecessite des quantiteacutes preacutecis de fer est un peu difficile
pour un pays dont le taux drsquoalphabeacutetisation est seulement de 218 et un seuil de pauvreteacute
(PIB par habitant est eacutegal agrave 1500 $) En effet lrsquoajout drsquoune forte concentration du catalyseur
dans la solution agrave traiter peut diminuer lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute Fenton Lrsquoanalyse DRX a
montreacute que la lateacuterite existante au Burkina-Faso est riche en fer En effet pour la reacutegion de
Dano le pourcentage en fer atteint 44 en masse alors que pour Koubri il est de 31
La premiegravere question auquel on srsquoeacutetait poseacute est si le fer eacutetait facilement ex tractable ou bien il
neacutecessite une mineacuteralisation preacutealable
1- Effet des lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
La figure ci-dessous montre lrsquoallure de lrsquoeffet de lit de lateacuterite de Dano drsquoune part et celui de
Koubri drsquoautre avec ajustement de pH dans une solution du BM de concentration 40 mg L-1
en maintenant ma concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 20 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
Nous observons que la solution du BM en contact avec le lit de Dano se deacutegrade plus vite que
celle en contact avec le lit de lateacuterite de Koubri Cela est ducirc au fait que la lateacuterite de Dano
libegravere plus facilement sa phase ferrique par rapport agrave celle de Koubri
2- Effet de lrsquoacide sur la lateacuterite (Dano et Koubri)
Dans ce cadre nous avons compareacute lrsquoeffet drsquoun lit de lateacuterite (ajustement du pH) et une lateacuterite
attaqueacutee avec du H2SO4 sur une solution du BM agrave 40 mg L-1
La concentration en H2O2 eacutetant
maintenue agrave 6 mg L-1
(figure 24)
Figure 21 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri
La figure 24 montre que la quantiteacute de colorant deacutegradeacutee deacutecroit plus rapidement dans le cas
de lrsquoattaque acide Ce comportement est ducirc qursquoelle libegravere plus de Fe2+
en solution Le Fe2+
en
contact avec le H2O2 forme les radicaux hydroxyles (OHbull) pour le traitement des polluants
organiques par le proceacutedeacute Fenton
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
[BM] mg
L-1
Dano Koubri
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Rendement
()
4394 9991 364 9685
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Le taux drsquoabattement du BM par lrsquoattaque acide sur la lateacuterite de Dano est de 9991 apregraves
un temps de manipulation de 5 heures alors que celui du lit de lateacuterite (ajustement du pH) est
de 4394 pour le mecircme intervalle de temps
Cette diffeacuterence de rendement entre les lits de deux lateacuterites (Dano 4394 et Koubri
364) est due que la lateacuterite de Dano libegravere plus facilement sa phase ferrique que celle de
Koubri Etant donneacute que les phases ferriques sont les mecircmes pour les deux lateacuterites on
pourrait conclure que la diffeacuterence provient aussi du fait que la lateacuterite de Dano est beaucoup
plus riche en fer Ce qui facilite son extraction et que pour Koubri la phase Anastase en TiO2
pourrait gecircner son extraction
3- Effet de trois types drsquoacides sur la deacutegradation du BM (lateacuterite de Dano et
Koubri)
Nous avons compareacute lrsquoefficaciteacute de 3 acides (sulfurique laquoH2SO4raquo chlorhydrique laquoHCl raquo et
nitrique laquoHNO3raquo) pour lrsquoextraction du fer des lateacuterites La concentration de la solution du
BM utiliseacutee est de 40 mg L-1
la concentration en H2O2 est toujours maintenue agrave 6 mg L-1
Figure 22 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri
La figure 25 montre que la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est la plus efficace pour la
deacutecoloration de la solution En effet Pour la lateacuterite de Dano le td est de 40 mn pour le H2SO4
et drsquoune heure (1h) et 1h30 pour le HNO3 et le HCl respectivement Pour celle de Koubri le
td de la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est drsquoune heure (1h) tandis que pour des deux autres
acides HCl et HNO3 les td sont respectivement de deux (2h) et quatre heure (4h)
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri
[BM] mg L-1
Dano Koubri
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Rendement () 9991 9890 9797 9685 9593 9223
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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On peut deacuteduire que lrsquoefficaciteacute de lrsquoattaque acide par le H2SO4 utiliseacute pour extraire le fer de
la lateacuterite est due au caractegravere diacide (H2SO4)
4- Etude cineacutetique de deacutecoloration par lrsquoattaque acide (Dano et Koubri)
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig26)
Figure 23 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer extrait de la lateacuterite
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction des attaques acides (Dano et Koubri)
Attaque acide Dano Koubri
kapp
OR
DR
E 1 par
rapport
agrave B
M
HCl 00127 00094
HNO3 00131 00096
H2SO4 00142 00194
Nous remarquons que lrsquoutilisation de la lateacuterite de Dano ne change pas lrsquoordre apparent de la
vitesse de deacutegradation qui reste eacutegale 1 La valeur de kapp varie de 127 10-2
min-1
pour HCl et
142 10-2
min pour H2SO4 ce qui confirme bien le reacutesultat obtenu pour la figure 19
Pour la lateacuterite de Koubri la valeur de kapp varie de 910-3
min-1
pour HCl et 194 10-2
min-1
pour H2SO4
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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5- Etude comparative entre le traitement du BM en utilisant le rapport R et le fer
de la lateacuterite (Dano et Koubri)
Sur la figure 27 nous avons superposeacute les reacutesultats obtenus pour la deacutegradation drsquoune solution
de 40 mg L-1
du BM en preacutesence de 6 mg L-1
de H2O2 avec lrsquoajout de Fer extrait de la lateacuterite
de Dano et Koubri drsquoune part et le fer industriel drsquoautre part
Figure 24 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel
Il est montreacute que le taux de deacutegradation obtenu est perceptiblement le mecircme seule reste un
handicap le temps de traitement 20 min pour le fer industriel 40 min pour le fer extrait de la
lateacuterite de Dano et 1h pour celui de Koubri
Le traitement par la lateacuterite de Dano est efficace et preacutesente donc un avantage certains
puisqursquoil permet de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du BM par rapport agrave celui par la lateacuterite de
Koubri qui deacutegrade seulement que 9796
Beaucoup drsquoeacutetudes ont eacuteteacute faites sur lrsquoeacutelimination du bleu de meacutethylegravene En utilisant le
charbon actif commercial CECA40 de granulomeacutetrie infeacuterieure agrave 125 μm Houas et al (1999)
ont eacutelimineacute 93 du BM dans lrsquoeau pour un temps de contact de 5heures Kumar and
Tamilarasan (2013) ont utiliseacute 01g de charbon actif agrave base des graines drsquoacacia pour eacuteliminer
9312 de BM Bennani et al (2010) ont eacutetudieacute lrsquoadsorption BM sur lrsquoargile brute et
purifieacutee Ils ont montreacute que le processus drsquoadsorption est tregraves rapide et que 95 de la quantiteacute
adsorbeacutee est atteinte pendant les dix premiegraveres minutes Talidi (2006) a utiliseacute la pyrophyllite
(argile) il a montreacute que lrsquoadsorption du BM est de lrsquoordre de 7845 6658 et 5471
respectivement pour les concentrations initiales de 75 225 et 374ppm Sassi and Bennour
(2011) ont utiliseacute le traitement biologique par Biosorption du BM par Pseudomonas
Aeruginosa isoleacute agrave partir drsquoune boue de laiterie a montreacute un taux drsquoeacutelimination du BM variant
de 45 agrave 55 aux valeurs de pH = 7 et 8
Nous pouvons dire que le traitement par la lateacuterite a permis de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du
BM par rapport aux eacutetudes faites en utilisant drsquoautres mateacuteriaux et que la lateacuterite recouvre
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 100 200 300
[BM
] mg
Lˉˡ
temps de traitement (mn)
Attaque acide
(Dano)
Attaque acide
(Koubri)
Fer industriel
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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33 du continent mondial ce qui pourrait rendre son utilisation moins chegravere par rapport aux
autres traitements (Fer industriel Charbon actifhellip) puis qursquoon nrsquoa pas fait une eacutetude
eacuteconomique pour voir son cout
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CONCLUSION
Ce travail qui a porteacute sur la deacutegradation du colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute
Fenton en comparant les performances obtenues entre lrsquoutilisation du fer industriel (Fenton
classique) et le fer extrait de la lateacuterite ont montreacute que
Pour lrsquoutilisation du fer industriel la deacutegradation du BM est obtenue agrave une valeur de 3 pour
une variation du rapport des concentrations R de 15 agrave 5 et que lrsquoutilisation du peroxyde (H2O2)
seul ne peut pas deacutegrader le BM car son pouvoir oxydant nrsquoest pas assez suffisant pour
pouvoir deacutegrader le colorant Lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute est donc intimement lieacutee agrave lrsquoexistence de
deux reacuteactifs En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
le temps de deacutecoloration
(td) passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 et pour celle de 40 mg L-1
il
passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R Le traitement du BM par proceacutedeacute
fenton est donc tributaire de lrsquoutilisation de Fe2+
Afin de minimiser le coucirct du traitement et surtout voir lrsquoefficaciteacute du traitement en utilisant la
lateacuterite nous avons essayeacute de remplacer le fer industriel par le fer extrait de la lateacuterite
provenant de deux reacutegions du Burkina-Faso Dano et Koubri
Les reacutesultats obtenus par lrsquoutilisation du fer de la lateacuterite sont inteacuteressants pour des eacutetudes sur
drsquoautres colorants En effet le lit de lateacuterite avec ajustement du pH a permis une deacutegradation du
colorant de 44 pour un temps de traitement de 5h tandis que le traitement par lrsquoattaque acide
lui a deacutegradeacute le BM de pregraves que 100 En effet les taux drsquoabattements pour lrsquoattaque acide de
la lateacuterite de Dano et de Koubri sont respectivement de 99 au bout de 40 min et de 97 pour
une manipulation drsquoenviron 1 h
Cette eacutetude sur la deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en utilisation le fer de la lateacuterite
nous a permis de montrer qursquoil est possible de simplifier de point de vue utilisation et coucirct le
proceacutedeacute Fenton pour les colorants syntheacutetiques drsquoeffluents industriel
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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PERSPECTIVES
En perspectives il serait inteacuteressant
De faire une eacutetude approfondi pour voir le cout du traitement du proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite
Essayer de traiter drsquoautres familles de colorants en utilisant la lateacuterite attaqueacutee par
lrsquoacide pour voir lrsquoefficaciteacute du systegraveme
Appliquer le traitement sur des effluents textiles reacuteels
Imaginer un systegraveme de traitement agrave grand eacutechelle
Essayer le traitement sur drsquoautres polluants reacutecalcitrant PCB pheacutenol pesticides
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE
Adnosinda M Martins M Nelson LJD Queiroz M (2003) Comparative studies of
fungal degradation of single or mixed bioaccessible reactive azo dyes Chemosphere
Vol 52 Page 973
Anselme C Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New-York Mc Graw
Hill Mallevialle Page 1087
Bach A Zach-Maor A Semiat R (2010) Characterization of iron oxide nanocatalyst in
mineralization processes Elsevier pp 6 Page 6
Barbeni M Minero C Pelizzetti E (1987) Chemical degradation of chlorophenols with
Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 16 Page 2237
Barclay S Buckley C (2000) Waste minimization guide for the textile industry University
of Durban South Africa Water Research Commission 1 Page 8
Barka N (2008) Lrsquoeacutelimination des colorants de synthegravese par adsorption sur un phosphate
naturel et par degradation photo catalytique sur TiO2 supporte (Thegravese doctorat Ndeg65)
Universiteacute Ibn Zohr UFR Physico-chimie des Mateacuteriaux agrave Caractegraveres Appliqueacutes Page
149
Benitez FJ Acero JL Real FJ (2001) The role of hydroxyl radical for the decomposition
of p-hydroxyl phenylacateic acid in aqueous solution Wat Res Vol 35 5 Page1343
Bennani Karim A Mounir B Hachkar M Bakasse M Yaacoubi A (2010) Elimination
du colorant basique ldquoBleu de meacutethylegravenerdquo en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi Erudit
_Journal of Water Science Vol 23 ndeg4 Page 388
Bouafia S (2010) Deacutegradation des colorants textiles par procegravedes drsquooxydation avanceacutee baseacutee
sur la reacuteaction de Fenton (Thegravese doctorat) Paris-Est et Saad Dahlab Paris Page160
Brillas E Boye B Sires I Garrido J Rodriguez R Arias C Cabot P-L (2004)
Electrochemical destruction of chlorophenoxy herbicides by anodic oxidation and
electro-fenton using a boron-bored diamond Electrochim Acta Vol49 Page 4496
Calobro V Pantano G Kang R Molinari R Drioli E (1990) Experimentation study on
integrated membrane processes in treatment of solution simulating textile effluents
Energy and analysis Vol 78 ndeg 2 Page 277
Cao J Wei L Huang Q Han S (1999) Reducing degradation of azo bye zero-valent iron
in aqueous solution Chemosphere Vol38 Page 571
De Heredia JB Torregrosa J Dominguez JR Peres JA (2001) Kinetic model for
phenolic compound oxidation by Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 45 Page90
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 41 -
Derradji C (2012) Traitement des eaux industrielles degradation des colorants azoiumlques par
un procegravede inteacutegreacute couplant un procegravede drsquooxydation avanceacutee et un traitement biologique
(Thegravese doctorat) Universiteacute Ferhat Abbas Page187
Diagne M (2006) Etude de degradation par oxydation avanceacutee eacutelectrochimique et
photochimique de pesticides organophosphoreacutes application a la degradation du
parathion meacutethyle et de lrsquoacephate en milieu aqueux (Thegravese doctorat) Universiteacute de
Marne-La valleacutee Page200
Ghosh D Bhattacharyya KG (2002) Adsorption of methylene blue on kaolinite Appl clay
Sci Vol20 Page 300
Goel RK Flora JRV Ferry J (2003) Mechanisms for naphthalene removal during
electrolytic aeration Wat Res V 37 Page 901
Gurses A Dogar Ccedil Yalcin M Accedilikyildiz M Bayrak R Karaca S (2006) The
adsorption kinetics of the cationic dye methylene blue onto clay J Hazard MatB Vol
131 Page 228
Haber F Weiss J (1934) The catalytic decomposition of hydrogen peroxide by iron salts
Pro Roy Soc A Vol147 Page 351
Hamada K Nishizawa M Yoshida D Mitsuishi M (1998) Degradation of an azo dye by
sodium hypochlorite in aqueous surfactant solution Dyes and pigments Vol 36 Page
322
Hayet B (2011) Elimination du 4-chlorophenols par POA (Thegravese doctorat) University Abou
Barh Belkaid Alger Page 164
Hsing HJ Chiang PC Chang EE Chen MY (2007) The decolorization and
mineralization of acid orange 6 azo in aqueous solution by advanced oxidation
processes A comparative study J Hazard Matter Page 16
Jaussaud P (1993) Histoire des colorants naturels Page 3
Kumar M Tamilarasan R (2013) Modeling studies for the removal of methylene blue from
aqueous solution using acacia fumosa seed shell activated carbon Elsevier Page 1116
Kuo CY Lo SL (1999) Oxidation of aqueous chlorobiphenols with photo-Fenton process
Chemosphere Vol 38page2051
Kuo W (1992) Decolorizing dye wastewater with Fentonrsquos reagent Vol 26 Ndeg 7 Page 886
Li ZM Shea PJ Comfort SD (1997) Fenton oxidation of 2 4 6-trinitrotoluene in
contaminated soil slurries Envir Eng Sci Vol 14 Page 56
Lopez C Valade AG Combourieu B Mielgo I Bouchon B Lema JM (2004)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 42 -
Mechanism of enzymatic degradation of the azo dye orange ii determined by exist 1h
nuclear magnetic resonance and electrospray ionization-ion trap mass spectrometry
Biochem Vol 335 Page 149
Mansour HB Boughzala O Dridi D Barillier D Chekir-Ghedira L Mosrati R (2010)
Les colorants textiles sources de Contamination de lrsquoeau Criblage de la toxiciteacute et des
meacutethodes de traitement Erudit Vol 24 ndeg 3 Page 238
Marciel R Santrsquoanna JGL Dezotti M (2004) Phenol removal from high salinity effluents
using Fentonrsquos reagent and photo-fenton reactions Chemosphere Vol57 Page 719
Martinez-Huitle CA Ferro S (2006) Electrochemical oxidation of organic polluants for the
wastewater treatment direct and indirect processes Chem Soc Rev Vol 35 Page
1340
Meink F Stoof H Kohrschuter H (1997) Les eaux reacutesiduaires individuelles Masson 2egraveme
eacutedition
Nadjette (2009) Deacutegradation photo catalytique de polluants organiques (Meacutethyle orange
pentachlorophenol et acide benzoiumlque) en preacutesence du dioxyde de titane nanocristallin
eacutelaboreacute par la meacutethode sol-gel (Thegravese doctorat) Badji Mokhtar-Annaba University
Page101
Naima S (2008) Traitement des effluents des huileries drsquoolive par oxydation au H2O2 (Thegravese
doctorat) Universiteacute MrsquoHamed Bougara-Boumerdes Laboratoire de Recherche
Technologie Alimentaire (LRTA) Page 154
Neyens E Baeyens J Weemaes M De Heyder B (2003) Pilot-scale peroxidation (H2O2)
of sewage sludge J Hazard MatB Page 106
Oturan M Aaron J Oturan N Pinson J (1999) Degradation of chlorophenoxyacid
herbicide in aqueous media using a nevol electrochemical method Pestic Sci Vol55
Page 562
Ounissa K (1996) Biodeacutegradabiliteacute adsorption et eacutechange ionique de quelques colorants
cationiques preacutesents dans les effluents liquides de la teinturerie de lrsquouniteacute Couvertex
drsquoAinDjasser (Thegravese doctorat) University Mentouri Constantine Page 103
Pagga U Brown D (1986) The degradation of dyestuffs part II Behaviour of dyestuffs in
aerobic biodegradation tests Chemosphere 15 4 Page 491
Parsons S (2004) Advanced oxidation processes for water and wastewater treatment Iwa
Alliance House Londres Page 356
Raghavacharya C (1997) Color removal from industrial effluents - A comparative review of
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 43 -
available technologies Chem Eng World Vol 32 Page 54
Redha MD (2011) Traitement de colorants azoiumlque et anthroquinoniques par procegravedes
drsquooxydation avanceacutees (POA) (Thegravese doctorat) Universiteacute de Sciences et Tchnologies de
Lille 1 Universiteacute Abdelhamid IBN Badis de Mostaganem Page 202
Spadaro JT Isabelle L Renganathan V (1994) Hydroxyl radical mediated degradation of
azo dyes Evidence for benzene generation Envir Sci Techn Vol 26 Page 1389
Suty H De Traversay C Coste M (2003) Application of advanced oxidation processes
Present and future Page 8
Tang W Huang CP (1996) 2 4-dichlorophenol oxidation kinetics by Fentonrsquos reagent
Environ Scie Techn Vol17 Page 1378
Tang WZ Tassos S (1997) Oxidation kinetics and mechanisms of trihalomethanes by
Fentonrsquos reagent Wat Res Vol 31 Ndeg 5 Page 1125
Taylor J Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New - York Mc Graw-
Hill Vol 9 Page 9
Tsai W Hsu H Su TY Lin KY Minglin C Dai T (2007) The adsorption of cationic
dye from aqueous solution onto acid-activated andesite J Hazard Matter Vol147
Page 1062
Van der Bruggen B Lejon l Vandecasteele C (2003) Reuse treatment and discharge of the
concentration of pressure-driven membrane processes Environ Scie Techn Vol 37 ndeg
37 Page 3738
Vendevivere PC Bianchi R Verstraete W Y (1998) Treatment and creuse from the textile
wet-processing industry Review of emerging technologies J Chem Techn Biotechn
Vol72 Page 302
Watts RJ Jones AP Chen P-H Kenny A (1997) Mineral-catalyzed Fenton-like
oxidation of sorbed chlorobenzenes Water Environment Research 69 Page 275
Wu CH Chang CL (2006) Decolorization of reactive red 2 by advanced processes
comparative studies of homogeneous and heterogeneous systems J Hazard Matter
Page 272
Yameogo DDS (2013) Deacutegradation de lrsquoamarante par procegravede photo-Fenton homogegravene et
heacuteteacuterogegravene avec charbon actif(CA) (Rapport de stage) Page 30 2IE
Yoshida M Lee BD Hosomi M (2000) Decomposition of aqueous tetrachloroethylene by
Fenton oxidation treatment Water Sci Technol Vol 42 Page 208
Zaviska F Drogui P Mercier G Blais J-F (2009) Proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee dans le
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 44 -
traitement des eaux et des effluents industriels Application agrave la deacutegradation des
polluants reacutefractaires Erudit Vol 22 ndeg 4 Page 564
Zawlotzki Guivarch E (2004) Traitement des polluants organiques en milieux aqueux par
procegravede eacutelectrochimique drsquooxydation avanceacutee ldquoElectro-Fentonrdquo Application a la
mineacuteralisation des colorants syntheacutetiques (Thegravese doctorat) Universiteacute de Marne-La
valleacutee Page 205
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DEDICACE
Ce travail est deacutedieacute agrave
Aux meacutemoires de mon eacutepoux Mr ZOUTENE Mahouli et mon grand-pegravere Mr TIRTOUA
Pierre
Mes tregraves chers parents en teacutemoignage de lrsquoamour du respect et la gratitude que je leur porte
qursquoils trouvent ici le fruit de leurs encouragements et sacrifices
Mes fregraveres Eric Francis et Julien
Mes sœurs Victorine et Elodie
Ma grande megravere
Mes oncles et mes tantes
Mes enseignants
Mes amis (es)
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RESUME
Les effluents industriels issus des activiteacutes textiles preacutesentent souvent une grande charge
polluante difficilement biodeacutegradable qui a des impacts sur lrsquoenvironnement et lrsquoHomme Leur
deacutecontamination par les proceacutedeacutes conventionnels biologiques ou physiques srsquoavegravere souvent
inefficace et neacutecessite par conseacutequent le recours agrave des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee (POA) plus
couteux Le proceacutedeacute fenton est un POA qui permet la deacutegradation (mineacuteralisation) en milieux
aqueux des polluants organiques bio-reacutecalcitrants Dans ce travail nous avons eacutetudieacute la
deacutegradation du colorant bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute fenton Lrsquoutilisation du fer
industriel (proceacutedeacute Fenton classique) a eacuteteacute utiliseacutee comme reacutefeacuterence et des essais de substitution
du fer industriel par le fer extrait de lateacuterites provenant de deux reacutegions du Burkina-Faso ont eacuteteacute
reacutealiseacutes Lrsquoextraction du fer de la lateacuterite a eacuteteacute reacutealiseacutee par une attaque acide avec trois types
drsquoacide lrsquoacide chlorhydrique (HCl) lrsquoacide sulfurique (H2SO4) et lrsquoacide nitrique (HNO3)
Pour le fer industriel plusieurs paramegravetres expeacuterimentaux comme le pH le rapport (R) des
concentrations en peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) et en fer (Fe2+
) (R=
) ont eacuteteacute eacutetudieacutes La
deacutegradation la plus rapide est obtenue agrave un pH = 3 et pour un rapport de concentration R= 5 pour
le fer industriel Pour le fer lateacuteritique la deacutegradation la plus rapide est observeacutee en utilisant
lacide sulfurique Les taux de deacutegradation obtenus sont de 957 au bout de 20 min pour le fer
industriel et de 999 pour le fer extrait de la lateacuterite au bout de 40 mn Lrsquoeacutetude cineacutetique a
montreacute que la reacuteaction de deacutegradation du BM est de pseudo ordre un (1) aussi bien lors de
lrsquoutilisation du fer industriel que du fer extrait de la lateacuterite Lutilisation de la lateacuterite comme une
source de fer largement disponible semble une strateacutegie prometteuse pour limiter les impacts
environnementaux et diminuer le coucirct du proceacutedeacute Fenton (utilisation de mateacuteriaux locaux) le
rendant ainsi plus accessible aux pays en deacuteveloppement
Mots cleacutes Bleu de meacutethylegravene deacutegradation proceacutedeacute fenton lateacuterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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ABSTRAT
Industrial effluents from textile activities often have a poorly biodegradable pollutant content
which impacts on the environment and humans Decontamination by conventional biological or
physical processes is often ineffective and therefore requires the use of advanced oxidation
processes (AOPs) more expensive The Fenton process is a POA that allows complete
degradation (mineralization) in aqueous media of bio-reluctant organic pollutants This work
explores the degradation of methylene blue dye (BM) by fenton process The use of industrial
iron (conventional Fenton process) was used as a reference and tests of substitution of industrial
iron by the iron extracted from laterites coming from two areas in Burkina-Faso were performed
The extraction of iron from laterite was performed by acid attack with three types of acid acid
chlorydric (HCl) acid sulphuric (H2SO4) and acid nitric (HNO3) For industrial iron several
experimental parameters such as pH the concentration ratio of H2O2 and iron R (R=
) were
studied The fastest degradation is obtained at pH 3 and for a ratio R = concentration R =5 for
industrial iron For laterite-derive iron the fastest degradation is observed by using the sulphuric
acid Degradation rates of 957 after 20 min and 999 after 40 min were obtained for
industrial iron and iron extracted from laterite respectively Kinetics study demonstrated that the
BM degradation is a pseudo first order reaction in relation to BM concentration for both
industrial iron and laterite-derived iron The use of widely available laterite as an iron source is
promising to both limit the environmental impacts and improve the cost efficiency of the Fenton
process resulting in a greater affordability in developing countries
Keywords Methylene blue degradation Fentonrsquos reagent laterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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REMERCIEMENT
Le travail de recherches qui fait lrsquoobjet de meacutemoire a eacuteteacute reacutealiseacute au Laboratoire Eau Deacutepollution
Ecosystegraveme et Santeacute (LEDES) de 2IE Jrsquoexprime ma profonde gratitude au Directeur de recherche
le Professeur Hamma YACOUBA et au Directeur du LEDES le Docteur Yacouba KONATE pour
mrsquoavoir accueillie au sein de leurs eacutequipes Je tiens agrave remercier toute lrsquoeacutequipe du laboratoire pour
leur disponibiliteacute leur conseil et la confiance qursquoelle mrsquoa teacutemoigneacute en me donnant une liberteacute
drsquoaction dans la reacutealisation de ce travail en particulier Mr HEMA Sohamai
Jrsquoadresse mes vifs remerciements agrave mes deux encadreurs Dr Hela HAROUI et Dr Yohan
RICHARDSON pour avoir suivi ce travail avec un grand inteacuterecirct Ils ont su me donner un esprit
critique un esprit de discernement une rigueur lors de la reacutealisation des essais et analyses au
laboratoire et de ma reacutedaction Leurs attentions inlassables et leurs enthousiasmes de chercheurs
ont instaureacute une ambiance propice au travail et mrsquoont donneacute gout agrave la recherche Qursquoils soient
assureacutes de ma profonde gratitude
Pour finir crsquoest avec beaucoup de plaisir que jrsquoexprime ma sympathie agrave mes camarades de classe
pour leur bonne humeur leur collaboration leur soutien amical et chaleureux
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Table de matiegravere
DEDICACE i
RESUME ii
ABSTRAT iii
REMERCIEMENT iv
TABLE DE MATIERE v
LISTE DES FIGURES vii
LISTE DES TABLEAUX viii
LISTE DES ABREVIATIONS ix
INTRODUCTION GENERALE 1
CHAPITRE I REVUE BIBLIOGRAPHIQUE 4
I- LES COLORANTS (Caracteacuteristiques classification et toxiciteacute) 4
1- Historique des colorants 4
2- Deacutefinition des colorants 4
3- Classification des colorants syntheacutetiques 4
4- Les colorants aziniques (thiazines) 5
5- Toxiciteacute des colorants 5
6- Proprieacuteteacutes physico-chimiques du bleu de meacutethylegravene 5
II- TRAITEMENT DES REJETS TEXTILES 6
1- Geacuteneacuteraliteacutes sur les meacutethodes de traitements 6
A- Meacutethodes biologiques 7
B- Meacutethodes physiques 7
B1- Coagulation-floculation 8
B2- Filtration membranaire 8
B3- Adsorption sur charbon actif et autres mateacuteriaux 8
C- Meacutethodes chimique 9
2- Procegravedes classiques de traitement des effluents textiles Proceacutedeacutes drsquoOxydation Avanceacutee
(POA) 9
3- Reacuteactif de Fenton (H2O2Fe2+
) 11
III- LA LATERITE 12
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE II MATERIELS ET METHODE 14
I- PRODUITS ET MATERIELS 14
1 Les produits utiliseacutes (Fer industriel H2O2 BM acide lateacuterite) 14
2- Mateacuteriels utiliseacutes 14
II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE 18
1- Preacuteparation de la solution du bleu de meacutethylegravene 18
2- Principe de la spectrophotomeacutetrie UVVisible 18
3- Caracteacuterisation par spectrophotomeacutetrie UVVisible des solutions du BM 19
4- Preacuteparation des solutions de fer 20
5- Preacuteparation des meacutelanges colorant- reacuteactif de Fenton 21
6- Etude cineacutetique de la deacutecoloration du BM 22
CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS 24
I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL 24
1- Effet de pH du milieu 24
2- Effet de la concentration en BM 25
3- Etude spectrophotomeacutetrique UVVisible du bleu de meacutethylegravene 26
4- Effet de la concentration du H2O2 27
5- Effet de la concentration en fer 30
II- UTILISATION DE LATERITE 32
1- Effet des lits de lateacuterites (Dano et Koubri) 32
2- Effet de lrsquoacide sur la lateacuterite (Dano et Koubri) 33
3- Effet de trois types drsquoacides sur la deacutegradation du BM (lateacuterite de Dano et Koubri) 34
4- Etude cineacutetique de deacutecoloration par lrsquoattaque acide (Dano et Koubri) 35
5- Etude comparative entre le traitement du BM en utilisant le rapport R et le fer de la lateacuterite
(Dano et Koubri) 36
CONCLUSION 38
PERSPECTIVES 39
REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE - 40 -
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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LISTE DES FIGURES
Figure 1 Bleu de meacutethylegravene et sa structure chimique 6
Figure 2 Forme incolore du bleu de meacutethylegravene 6
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA) 9
Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI) 13
Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM 15
Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano 17
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri 17
Figure 10 Lit de lateacuterite 21
Figure 11 Attaque acide de la lateacuterite 21
Figure 12 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel 21
Figure 13 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite 22
Figure 14 Reacuteaction de pseudo ordre 1 23
Figure 15 Reacuteaction de pseudo ordre 2 23
Figure 16 Effet du pH 24
Figure 17Effet de la concentration du BM 25
Figure 18 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel 26
Figure 20 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2 28
Figure 21 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM 30
Figure 22 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le fer
industriel 31
Figure 23 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri) 33
Figure 24 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri 33
Figure 25 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri 34
Figure 26 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le fer
extrait de la lateacuterite 35
Figure 27 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel 36
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LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique 10
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes 14
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 16
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
17
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene 19
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm) 20
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t =
20 min) 24
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM 25
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM 26
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2 29
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence
de la variation du H2O2 29
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du
BM en fonction du rapport R 31
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite 33
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri 34
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du
BM en fonction des attaques acides (Dano et Koubri) 35
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LISTE DES ABREVIATIONS
A Absorbance de la lumiegravere (nm)
BM Bleu de meacutethylegravene
C Concentration massique ou molaire en soluteacute (mg L-1
ou Mmol L-1
)
C0 Concentration initiale du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
CA Code Article
CCI Chambre de Commerce et drsquoIndustrie
DBO Demande Biologique en Oxygegravene
DCO Demande Chimique en Oxygegravene
ENH Electrode Normal agrave Hydrogegravene
e- Electron
Fe2+
Fer ferreux
Fe3+
Fer ferrique
H2O2 peroxyde drsquohydrogegravene
H2SO4 Acide sulfurique
HCl Acide chlorhydrique
HNO3 Acide nitrique
I Intensiteacute lumineuse traverseacutee
I0 Intensiteacute initiale lumineuse
kapp constante de vitesse apparente
LEDES Laboratoire Eau Deacutepollution Ecosystegraveme et Santeacute
mL Milli litre
min Minute
nm Nanomegravetre
MΩ Meacutega ohm
OHbull Radicaux hydroxyles
POA Proceacutedeacute drsquoOxydation Avanceacutee
V Vitesse cineacutetique de deacutegradation
UV Ultra-violet
microScm Micro-siemens par cm
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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λ Longueur drsquoonde (nm)
α Ordre partiel
τ Rendement ou taux de deacutegradation ()
td Temps de deacutecoloration (min)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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INTRODUCTION GENERALE
Quel que soit le deacuteveloppement de la socieacuteteacute lrsquoeau reste un facteur primordial dans toutes les
couches socio-eacuteconomiques Malheureusement lrsquoeau douce disponible pour les humains et
aussi pour le reste de lrsquoeacutecosystegraveme repreacutesente moins de 1 du volume total drsquoeau sur terre et
la qualiteacute de la partie disponible et potentiellement utilisable par lrsquohomme nrsquoest que de 01
et nrsquoa cesseacute de se deacutegrader et parfois dlsquoune maniegravere irreacuteversible Selon lrsquoONG Water Aiumld 34
millions de personnes au Burkina-Faso nrsquoont pas accegraves agrave lrsquoeau potable
Lrsquoindustrie du textile est lrsquoune des industries la plus consommatrice drsquoeau (par exemple pour
teindre quelques 30 milliards de kilo de tissusan il faut consommer 4 milliards de tonnes
drsquoeauan) et geacutenegravere des rejets constitueacutes de moleacutecules organiques reacutecalcitrantes preacutesentant
geacuteneacuteralement des problegravemes de couleur de concentrations eacuteleveacutees de DBO de DCO de
matiegraveres en suspension ainsi que de toxiciteacute et de conductiviteacute eacuteleveacutees Selon la Banque
mondiale lrsquoindustrie textile est responsable de 17 agrave 20 de la pollution de leau dans le
monde En 2009 les colorants syntheacutetiques ont presque complegravetement supplanteacutes les
colorants naturels La production mondiale des colorants est estimeacutee agrave plus de 800000
tonnesan (Mansour et al 2010) Drsquoapregraves la Chambre de Commerce et drsquoIndustrie du Burkina
(CCI) la quantiteacute de colorants importeacutee au Burkina-Faso est de 79 tonnes en 2012
Ces colorants dans lrsquoensemble sont toxiques de par leur composition et leurs modes
drsquoutilisation Ils sont susceptibles drsquoinduire chez lrsquoHomme des dermatoses voire des cancers
de la peau tant pour les personnes travaillant agrave la teinture des fibres textiles que via la
transpiration pour les personnes portant les vecirctements De plus les effluents non traiteacutes de ces
colorants sont responsable apregraves rejets de la deacutegradation de lrsquoenvironnement (des eaux de
surface et souterraines des sols voire de la veacutegeacutetation) Pour remeacutedier agrave tous ces impacts
neacutegatifs un traitement par deacutecoloration de ces effluents srsquoimpose avant tout rejet dans
lrsquoenvironnement
La deacutecoloration des rejets de lrsquoindustrie textile est souvent difficile car les colorants
organiques ne sont pas deacutegradeacutes par voies conventionnels En effet ces produits sont stables
aux agents oxydants aux rayonnements et reacutesistent fortement agrave la digestion aeacuterobie Pour cela
plusieurs types de traitement ont eacuteteacute deacuteveloppeacutes et testeacutes notamment lrsquoosmose inverse la
preacutecipitationcoagulation des matiegraveres colorantes lrsquoadsorption sur charbon actif la filtration
membranaire (Barclay and Buckley2000) Cependant ces proceacutedeacutes classiques de traitement
ne reacutepondent pas agrave cette attente car ils sont pour la plupart non destructifs et tregraves couteux
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Pour reacutepondre agrave cette faille de nouveaux proceacutedeacutes ont eacuteteacute deacuteveloppeacutes dont les proceacutedeacutes
drsquooxydation avanceacute (POA) qui sont des proceacutedeacutes de traitement oxydatif subdiviseacutes en quatre
groupes(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon
puisse utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et son
potentiel normal drsquooxydoreacuteduction est de 28VENH (Parsons 2004)
Le proceacutedeacute fenton un des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee est une technologie eacuteprouveacutee et
efficace pour la destruction drsquoun grand nombre de polluant organique Cette technique
consiste agrave initier des reacuteactions de deacutecomposition du peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) par des
sels meacutetalliques en vue de geacuteneacuterer des espegraveces radicalaires (OHbull HO2
bull etc) tregraves reacuteactives
Son inconveacutenient majeur est qursquoil neacutecessite une grande quantiteacute de produits chimiques en
phase homogegravene tels que le fer (Fe2+
) qui geacutenegravere un cout suppleacutementaire et conduit agrave la
geacuteneacuteration de grandes quantiteacutes de boues ou agrave la formation de deacuteriveacutes pour le traitement
Lrsquoobjectif de cet meacutemoire est drsquoeacutetudier la deacutegradation du bleu de meacutethylegravene modegravele de
colorant syntheacutetique textile par le proceacutedeacute fenton en remplaccedilant le fer industriel (Fe3+
Fe2+
)
par le fer extrait de la lateacuterite locale en vue de reacuteduire le cout des traitements des effluents
textiles Si cette expeacuterience au laboratoire donne des reacutesultats satisfaisants elle pourrait ecirctre
extrapoleacutee agrave grande eacutechelle et ecirctre une des solutions pour le traitement de rejets textiles par
des mateacuteriaux locaux en Afrique puisque la lateacuterite recouvre environ 33 de continent
africain et est tregraves abondante au Burkina-Faso
Apregraves une introduction geacuteneacuterale ce meacutemoire sera structureacute en trois (03) chapitres
Le premier chapitre sera consacreacute agrave une eacutetude bibliographique sur les colorants les
meacutethodes de traitements des effluents textiles et la lateacuterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Le second chapitre abordera la partie mateacuterielles et meacutethodes Nous deacutecrirons les
protocoles expeacuterimentaux le mateacuteriel et les reacuteactifs employeacutes ainsi que les meacutethodes
expeacuterimentales utiliseacutees
Le troisiegraveme chapitre est consacreacute aux reacutesultats obtenus accompagneacutes drsquoune
discussion afin de comparer nos reacutesultats aux autres eacutetudes faites sur la deacutegradation du
bleu de meacutethylegravene (BM) par drsquoautres mateacuteriaux
Une conclusion geacuteneacuterale ainsi que quelques perspectives seront preacutesenteacutees en fin du
document
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE I REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
I- LES COLORANTS (Caracteacuteristiques classification et toxiciteacute)
1- Historique des colorants
Depuis le deacutebut de lrsquohumaniteacute les colorants appliqueacutes dans pratiquement toutes les activiteacutes
humaines (peinture teinture du papier de la peau et des vecirctements) eacutetaient drsquoorigines naturelles
et veacutegeacutetales Ces colorants sont tous des composeacutes aromatiques qui proviennent essentiellement
des plantes tel que lrsquoalizarine et lrsquoindigo Lrsquoindustrie des colorants syntheacutetiques est neacutee en 1856
quand le chimiste anglais W H Perkin dans une tentative de synthegravese de la quinine artificielle
pour soigner la malaria a obtenu la premiegravere matiegravere colorante syntheacutetique qursquoil appela
mauve (aniline colorant basique) Apregraves la deacutecouverte de la mauve de nouveaux colorants
ont commenceacute agrave paraitre sur le marcheacute (Jaussaud 1993)
Au deacutebut du 20egraveme
siegravecle les colorants syntheacutetiques ont presque complegravetement supplanteacutes les
colorants naturels Selon Mansour et al (2010) la production mondiale des colorants est
estimeacutee agrave plus de 800000 tonnesan
2- Deacutefinition des colorants
Un colorant est une substance coloreacutee qui interagit avec le milieu dans lequel elle est introduite
et le colore en srsquoy dissolvant etou dispersant lui confeacuterant la proprieacuteteacute de teindre Cette
proprieacuteteacute reacutesulte drsquoune affiniteacute particuliegravere entre le colorant et la fibre Selon le type
drsquoapplication et drsquoutilisation les colorants syntheacutetiques doivent reacutepondre agrave un certain nombre
de critegraveres afin de prolonger la dureacutee de vie des produits coloreacutes sur lesquels ils sont appliqueacutes
Ces critegraveres sont la reacutesistance agrave lrsquoabrasion la stabiliteacute photolytique des couleurs la reacutesistance
agrave lrsquooxydation chimique (notamment les deacutetergents) et aux attaques microbiennes(Pagga and
Brown 1986) et (Zawlotzki Guivarch 2004)
3- Classification des colorants syntheacutetiques
Les matiegraveres colorantes se caracteacuterisent par leur capaciteacute agrave absorber les rayonnements lumineux
dans le spectre visible (de 380 agrave 750 nm) La transformation de la lumiegravere blanche en lumiegravere
coloreacutee par reacuteflexion sur un corps ou par transmission ou diffusion reacutesulte de labsorption
seacutelective deacutenergie par certains groupes datomes appeleacutes chromophores la moleacutecule colorante
eacutetant le chromogegravene Dautres groupes datomes du chromogegravene peuvent intensifier ou changer
la couleur due au chromophore ce sont les groupes auxochromes (Barka 2008)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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4- Les colorants aziniques (thiazines)
Les colorants thiazines sont analogues aux colorants oxazines sauf que lrsquoatome de soufre
remplace lrsquoatome drsquooxygegravene dans lrsquoanneau heacuteteacuterocyclique Ces colorants ont un noyau
phenazonium comme chromophore avec des groupes amineacutes en para par rapport au soufre
comme auxochrome Ils ont un intervalle de couleur du vert au bleu et ils sont stables agrave la
lumiegravere Ils sont utiliseacutes dans le domaine du textile meacutedecine pharmacie et biologie
Seulement cinq colorants thiazines sont connus et toujours fabriqueacutes azure A azure B azure C
thionine et bleu de meacutethylegravene
Le colorant thiazine le plus important est le bleu de meacutethylegravene deacutecouvert par Caro en 1876
Colorants doxazines Colorants thiazines
Oxazines
Thiazine
5- Toxiciteacute des colorants
La prise de conscience quant agrave la dangerositeacute de certains colorants a commenceacute vers 1890 ougrave
lrsquoon surveillait essentiellement les teneurs en cuivre en arsenic et en plomb dans les colorants
syntheacutetiques ou mineacuteraux Cependant bien que des toxicologues aient auparavant mis en
eacutevidence chez les animaux le risque de cancer lieacute agrave lrsquoingestion de certains colorants azoiumlques
rouges ce nrsquoest qursquoapregraves la deuxiegraveme (2egraveme
) guerre mondiale que des seacuterieux tests biologiques
ont abouti agrave la remise en cause de la plupart des colorants utiliseacutes Une reacuteglementation plus
exigeante a eacuteteacute instaureacutee en 1960 concernant le test de toxicologique des colorants mis sur le
marcheacute Pour le cas du Burkina-Faso il yrsquoa un deacutecret ndeg2001-185 (article 12) portant
interdiction de rejet dans lrsquoenvironnement de certaines substances canceacuterigegravenes dans
lrsquoenvironnement
6- Proprieacuteteacutes physico-chimiques du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene colorant azinique (thiazine) de la famille basique ou cationique aussi
appeleacute chlorure de bis-(dimethylamino)- 37 phenazathionium est soluble dans lrsquoeau (50 g L-1
) et
moins soluble dans lrsquoalcool (10 g L-1
) Sa formule chimique est C16H18ClN3S une masse molaire
de 319852 g mol-1
se preacutesente sous forme drsquoune poudre cristalline drsquoun bleu fonceacute est un deacuteriveacute
azoteacute (Fig1)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 1 Bleu de meacutethylegravene et sa structure chimique
Il est couramment utiliseacute comme modegravele de contaminant organique en raison de sa structure
moleacuteculaire stable Dans la reacuteaction de reacuteduction le BM se transforme en leuco meacutethylegravene
incolore due agrave la perte du doublet libre de lrsquoazote et introduction drsquoun atome drsquohydrogegravene
Le BM sous sa forme incolore est
(Eq 1)
bleu de meacutethylegravene chlorure de meacutethylthioninium
S
N
N NCl-
hydroxyde de meacutethylthioninium
S
N
N N HO
Figure 2 Forme incolore du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene est le colorant le plus couramment utiliseacute dans la teinture du coton du bois
et de la soie Il peut provoquer des brucirclures oculaires responsables de blessures permanentes aux
yeux de lrsquohomme et des animaux Son inhalation peut donner lieu agrave des difficulteacutes respiratoires
entrainer des cas drsquoaneacutemie apregraves une absorption prolongeacutee et son ingestion par la bouche produit
une sensation de brucirclure provoque des nauseacutees des vomissements transpiration et sueurs
froides abondantes (Ghosh and Bhattacharyya 2002) Il est aussi est toxique pour les algues et
les petits crustaceacutes agrave partir des concentrations de 01 mg L-1
et 2 mg L-1
respectivement (Ounissa
1996 Meink et al 1997)
Le traitement des rejets industriels contenant ce type de colorant srsquoavegravere drsquoun grand inteacuterecirct
II- TRAITEMENT DES REJETS TEXTILES
1- Geacuteneacuteraliteacutes sur les meacutethodes de traitements
Le traitement des rejets textiles compte tenu de leur heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute de composition conduira
toujours agrave la conception drsquoune chaine de traitement assurant lrsquoeacutelimination des diffeacuterents
polluants par des eacutetapes successives La premiegravere eacutetape consiste agrave eacuteliminer la pollution par
lrsquointermeacutediaire de preacutetraitement (deacutegrillage dessablage deacuteshuilage etc) etou de traitement
physique ou physico-chimique assurant une seacuteparation solide-liquide Drsquoapregraves Barclay and
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Buckley (2000) les techniques de deacutepollution intervenant le plus courant en deuxiegraveme eacutetape
dans les industries se divisent en trois cateacutegories
1- Biologique
Traitement aeacuterobie
Traitement anaeacuterobie
2- Physique
Meacutethode de preacutecipitation (coagulation floculation seacutedimentation)
Adsorption (sur charbon actif)
Osmose inverse filtration sur membrane
3- Chimique
Oxydation (oxygegravene ozone oxydants tels que le H2O2 NaOCl)
Reacuteduction (Na2S2O2)
Meacutethode de complexomeacutetrique
Reacutesine eacutechangeuse drsquoions
A- Meacutethodes biologiques
Lrsquoavanceacutee technologique a permis la conception des systegravemes de traitement biologique
perfectionneacutes en se basant sur lrsquoautoeacutepuration naturelle des eaux Ces proceacutedeacutes biologiques se
font selon deux modes traitements en aeacuterobie (en preacutesence de lrsquooxygegravene) et traitement en
anaeacuterobie (les microorganismes deacutegradent la matiegravere organique en absence de lrsquooxygegravene)
Les proceacutedeacutes drsquoeacutepuration par voie biologique sont baseacutes sur la transformation microbienne des
colorants La plupart des colorants azoiumlques sont tregraves stables et non biodeacutegradables Beaucoup
drsquoeacutetudes ont deacutemontreacute la biodeacutegradation partielle ou complegravete de certains colorants par voie
biologiques (Adnosinda et al 2003) et (Lopez et al 2004) Mecircme si ces techniques sont
adapteacutees agrave un nombre de polluants organiques elles ne sont pas toujours applicables sur les
effluents textiles industriels en raison de fortes concentrations de polluants de leur toxiciteacute qui
entrainent la destruction des microorganismes ou des boues biologiques agrave traiter
B- Meacutethodes physiques
Lorsque les eaux useacutees ne se precirctent pas agrave une deacutepollution par voie biologique (effluent peu ou
pas biodeacutegradable tempeacuterature trop faible valeurs extrecircmes de pH preacutesence de toxiques)
des proceacutedeacutes physico-chimiques classiques permettent de compenser soit en se substituant
totalement agrave lrsquoeacutepuration par voie biologique soit en traitement compleacutementaire On peut citer
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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par exemple la coagulation-floculation suivie drsquoune deacutecantation (clarification) lrsquoadsorption sur
charbon actif lrsquoeacutechange drsquoions ou la filtration membranaire
B1- Coagulation-floculation
Sous le terme de coagulationndashfloculation on entend tous les processus physico-chimiques par
lesquels des particules colloiumldales ou des solides en fine suspension sont transformeacutes par des
floculants chimiques en espegraveces plus visibles et seacuteparables (les flocs) Les flocs formeacutes sont
ensuite seacutepareacutes par deacutecantation et filtration puis eacutevacueacutes Les coagulants inorganiques tels que
lrsquoalun (Al2(SO4)314H2O) donnent les reacutesultats plus que satisfaisants pour la deacutecoloration des
effluents textiles contenant des colorants disperseacutes de cuve et soufreacutes mais sont totalement
inefficaces pour les colorants azoiumlques acides et basiques (Barclay and Buckley 2000) et
(Vendevivere et al 1998) Par ailleurs la coagulationndashfloculation ne peut ecirctre utiliseacutee pour les
colorants fortement solubles dans lrsquoeau comme le cas du BM
Le principal deacutesavantage de cette technique est qursquoelle geacutenegravere une importante quantiteacute de boue
entrainant des investissements suppleacutementaires
B2- Filtration membranaire
Dans ce proceacutedeacute les polluants sont retenus par une membrane semi permeacuteable dont le diamegravetre
des pores est infeacuterieur agrave celui des moleacutecules agrave eacuteliminer Cette technique est largement utiliseacutee
dans le domaine de lrsquoeau potable et le dessalement La filtration sur membrane sous lrsquoeffet
drsquoune pression hydraulique se deacutecline en microfiltration lrsquoultrafiltration la nano filtration et
lrsquoosmose inverse Parmi les quatre types de proceacutedeacutes la nano filtration et lrsquoosmose inverse sont
les plus adapteacutes agrave la reacuteduction partielle de la couleur et des petites moleacutecules organiques
(Taylor and Jacobs 1996) (Calobro et al 1990) En effet la nano filtration srsquoapplique surtout
au traitement des bains de teinture de colorants reacuteactifs en agissant comme un filtre moleacuteculaire
tandis que la microfiltration retient les mateacuteriaux colloiumldaux tels que les colorants disperseacutes ou
de cuve gracircce agrave une laquomembrane eacutecranraquo (Van der Bruggen et al 2003) Lrsquoultrafiltration ne
srsquoapplique qursquoagrave la reacuteduction de DCO et des solides en suspension (Anselme and Jacobs 1996)
et nrsquoest reacuteellement efficace qursquoen combinaison avec la coagulationfloculation
B3- Adsorption sur charbon actif et autres mateacuteriaux
Le polluant est transfeacutereacute de la phase liquide vers la phase solide lors de lrsquoadsorption Le
charbon actif eacutetant consideacutereacute comme lrsquoadsorbant le plus efficace pour la reacuteduction de la
couleur est limiteacute pour lrsquoeacutelimination de certains colorants Seuls les cationiques colorant agrave
mordant disperseacutes ou dits de cuve sont eacutelimineacutes par cette technique (Raghavacharya 1997)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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C- Meacutethodes chimique
Les techniques drsquooxydation chimiques sont geacuteneacuteralement appliqueacutees quand les proceacutedeacutes
biologiques sont inefficaces Elles peuvent ecirctre ainsi utiliseacutees pour les proceacutedeacutes biologiques en
eacutetapes de preacutetraitement afin de diminuer la charge polluante Lrsquooxydation chimique est
eacutegalement appliqueacutee pour le traitement des organiques dangereux preacutesents en faibles
concentrations et des effluents chargeacutes de constituants reacutesistants aux meacutethodes de
biodeacutegradation Le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) le Cl2 et O3 sont les reacuteactifs les plus souvent
utiliseacutes pour ce type de traitement Le H2O2 est un oxydant moyennement fort et son application
pour le traitement des polluants organiques et inorganiques est bien eacutetablie (Neyens et al
2003) Mais lrsquooxydation par H2O2 nrsquoest pas suffisamment efficace pour de fortes concentrations
en colorant Hamada et al (1998) ont proposeacute de traiter les colorants azoiumlques par hypochlorure
de sodium Cependant si la moleacutecule initiale est deacutetruite les halogegravenes sont susceptibles de
former des trihalomeacutethanes comme sous-produits de deacutegradation lesquels sont canceacuterigegravenes
pour lrsquoHomme
Drsquoougrave la neacutecessiteacute drsquoutiliser des produits drsquooxydation encore plus performant comme les
proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutes (POA)
2- Procegravedes classiques de traitement des effluents textiles Proceacutedeacutes drsquoOxydation
Avanceacutee (POA)
Lrsquoindustrialisation intensive qui a vu le jour au cours du dernier siegravecle a causeacute lrsquoapparition dans
lrsquoenvironnement de polluants eacutemergents reacutefractaires qui sont reconnus canceacuterigegravenes et
mutagegravenes Dans lrsquooptique de limiter la pollution de lrsquoenvironnement des strateacutegies de
traitement efficaces et eacutecologiques ont eacuteteacute deacuteveloppeacutees Parmi ces strateacutegies se trouve
lrsquoapplication des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee (POA) Figure 3
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Il srsquoagit de proceacutedeacutes de traitement oxydatif qui peuvent ecirctre subdiviseacutes en quatre groupes
(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse
utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et reacutepondent aux
critegraveres suivant (Suty et al 2003)
Ne pas induire de pollution secondaire
Non toxique
Non corrosif pour les eacutequipements
Etre le plus rentable possible
Etre relativement le plus simple agrave manipuler
Les OHbull sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse utiliser dans le domaine des
eaux et des effluents industriels avec une vitesse drsquooxydation (109
fois plus eacuteleveacutee) agrave celle de
lrsquoozone et son potentiel drsquooxydation est de 28 VENH (Parsons 2004) Tableau 1
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique
Oxydant Pouvoir oxydant Edeg (VENH)
OHbull 280
Oo 242
O3 207
H2O2 (milieu acide) 178
Cl2 136
O2 123
Plusieurs secteurs ont utiliseacutes ces proceacutedeacutes pour traiter leurs eaux par exemple Parsons (2004)
lrsquoa utiliseacute pour le traitement des eaux de surface et souterraines Martinez-Huitle and Ferro
(2006) lrsquoont utiliseacute pour le traitement des eaux industrielles Hayet (2011) lrsquoa testeacute dans
lrsquoeacutelimination du 4- chloropheacutenol Hsing et al (2007) et Wu and Chang (2006) ont lrsquoutiliseacute pour
deacutecolorer les eaux des industries textiles Bouafia (2010) a utiliseacute le proceacutedeacute drsquooxydation
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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avanceacutee baseacutee sur le reacuteactif de fenton pour deacutegrader les colorants textiles Derradji (2012) a
coupleacute le POA avec un traitement biologique pour le traitement des eaux useacutees industrielles
3- Reacuteactif de Fenton (H2O2Fe2+
)
Fenton avait deacutecrivit agrave la fin du XIX egraveme
siegravecle que le fer ferreux (Fe2+
) favorisait fortement
lrsquooxydation de lrsquoacide maleacuteique par le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) en milieu acide (Fenton
1894) Des travaux ulteacuterieurs ont montreacute que la combinaison de H2O2 et de Fe2+
nommeacute
laquo Reacuteactif de Fenton raquo eacutetant un oxydant efficace pour une grande varieacuteteacute de substrats
organiques notamment les pheacutenols les pesticides les aromatiques polycycliques et des
colorants en particulier les azoiumlques (Spadaro et al 1994 Benitez et al 2001 De Heredia et
al 2001) Quarante (40) ans plus tard Haber and Weiss (1934) identifiaient le radical
Hydroxyl comme eacutetant lrsquoespegravece oxydante de la reacuteaction preacutesenteacutee ci-dessous et communeacutement
appeleacutee reacuteaction de Fenton
(Eq2)
Le fer ferrique geacuteneacutereacute peut ensuite reacuteagir avec le peroxyde drsquohydrogegravene pour redonner le fer
ferreux
(Eq3)
La vitesse de deacutecomposition de H2O2 par le Fer II augmente lorsque le pH augmente (le 5) car
dans cette gamme de pH la forme preacutedominante Fe(OH) 2+
est beaucoup plus reacuteactive que lrsquoion
Fe2+
(Kuo 1992)
Lrsquoeacutetude de la deacutepollution des effluents textiles coloreacutes par le proceacutedeacute Fenton (systegraveme H2O2
Fe2+
) a eacuteteacute reacuteveacuteleacutee tregraves efficace et plusieurs eacutetudes ont montreacute que le taux de mineacuteralisation des
colorants syntheacutetiques augmente avec lrsquoaugmentation des doses des reacuteactifs et du temps de
reacuteaction Le rapport des reacuteactifs R =
et le rapport
joue aussi un rocircle important
dans la vitesse de deacutegradation de colorants de deacutepart et sur le taux de mineacuteralisation (Kuo
1992)
Le proceacutedeacute Fenton possegravede trois (03) caracteacuteristiques attractives pour le traitement des
composeacutes organiques (Redha 2011)
Les radicaux hydroxyles OHbull produits reacuteagissent tregraves rapidement (10
9 fois plus reacuteactif
que le O3)
Les reacuteactifs sont simples agrave manipuler et sans danger pour lrsquoenvironnement
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Les produits finaux de deacutegradation (H2O CO2 ions mineacuteraux et hydroxydes ferriques)
nrsquointroduisent pas une pollution suppleacutementaire
Le proceacutedeacute de Fenton est composeacute geacuteneacuteralement de quatre eacutetapes principales ajustement du
pH oxydation neutralisation et coagulationpreacutecipitation Pour lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute la
reacuteaction de fenton ne peut se produire qursquoagrave un pH voisin ou eacutegal agrave 3 ce qui reacutesulte un ajout des
solutions acides Au-delagrave des valeurs de pH comprises entre 3 et 4 le fer (Fe2+
ou Fe3+
) est
susceptible de preacutecipiter et former des hydroxydes de fer induisant ainsi une faible activiteacute
catalytique Le milieu doit ecirctre approvisionneacute drsquoune maniegravere continue Ce qui peut alourdir les
couts de traitement
Le proceacutedeacute Fenton est consideacutereacute aujourdrsquohui comme le proceacutedeacute dont sa mise en œuvre est facile
et plus utiliseacute dans le monde pour le traitement drsquoeffluents industriels textiles mais le proceacutedeacute
est limiteacute par le manque de geacuteneacuteration du catalyseur qui neacutecessite geacuteneacuteralement un apport
constat en reacuteactif et qui contraint de ce fait agrave lrsquoapprovisionner en continu le milieu en peroxyde
drsquohydrogegravene (H2O2) tregraves couteux
III- LA LATERITE
Le Burkina-Faso est un pays de lrsquoAfrique occidentale avec une superficie de 274 000 kmsup2 et le
recouvrement lateacuteritique est un caractegravere dominant des paysages peacuteneacuteplaines ou tabulaires qui
caracteacuterisent sa plus grande partie Les lateacuterites se preacutesentent sous forme de plateaux eacutetendus
buttes teacutemoins cuirasses indureacutes etc Lrsquoeacutepaisseur de ces lateacuterites varie selon la nature des
formations sur lesquelles elles se reposent
La lateacuterite (du latin later brique) est une roche rouge ou brun qui se forme par alteacuteration des
roches sous les climats tropicaux Elle est constitueacutee du fer (Limonite ferrihydrite geothite
heacutematite) drsquoaluminium (Gibbsite cliachite boehmite) de titane de manganegravese et de
silicium On la trouve surtout en domaine intertropical et recouvre 33 des continents
Pour lrsquoeacutetude de la deacutegradation du colorant BM nous avons utiliseacute deux types de lateacuterite
provenant lrsquoune de la reacutegion de Koubri dans le Centre et contenant 314 de fer et lrsquoautre dans
la reacutegion Sud-Ouest du Burkina-Faso contenant 447 pour le traitement (Figure 4) Ces
lateacuterites ont eacuteteacute caracteacuteriseacutees au Laboratoire CRISMAT (Centre National de Recherche et de
Technologie Mateacuteriaux ENSI Caen) en France
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI)
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE II MATERIELS ET METHODE
Lrsquoutilisation des substances organiques dans lrsquoindustrie sans traitement est la deacutegradation de la
qualiteacute des eaux qui se reacutepercute sur la santeacute de lrsquoecirctre humain Dans ce chapitre nous allons voir
les produits et mateacuteriels ainsi que la meacutethodologie expeacuterimentale utiliseacutes pour la deacutegradation du
colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute Fenton en phase homogegravene en utilisant le fer
industriel puis le fer extrait de la lateacuterite
Nous preacutesentons en premier lieu la technique du dosage du BM et les reacuteactifs utiliseacutes pour la
deacutegradation de notre colorant Nous eacutevoquons les techniques de caracteacuterisation de la lateacuterite par
diffraction des rayons X et analyse quantitative
I- PRODUITS ET MATERIELS
1 Les produits utiliseacutes (Fer industriel H2O2 BM acide lateacuterite)
Pour lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite nous avons utiliseacute
certains reacuteactifs qui sont illustreacutes dans le tableau 2
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes
Produits Fournisseur Qualiteacute
Bleu de meacutethylegravene Fluka 96
Peroxyde drsquohydrogegravene
(H2O2)
Preacutepareacute par
Laboratoires Gilbert (CA 655-
301-3)
9
Acide sulfurique (H2SO4) Sigma-Aldrich (CA 7664-93-9) 95-97
Sulfate ferreux (FeSO4
7H2O
Fluka Chemika (CA44990) 98
Hydroxyde de Sodium
NaOH
Sigma Aldrich 32
Eau ultra-pure ou Milli-Q Polisseur drsquoeau du LEDES 0055 microScm ou 183
MΏ
2- Mateacuteriels utiliseacutes
Les mateacuteriels utiliseacutes pour les suivis cineacutetiques de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite sont la spectrophotomeacutetrie DR 5000 la lateacuterite et les trois types drsquoacides
lrsquoacide sulfurique lrsquoacide chlorhydrique lrsquoacide nitrique pour lrsquoextraction du fer de la lateacuterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM
Les eacutechantillons de lateacuterites utiliseacutees lors de ce travail ont eacuteteacute caracteacuteriseacutes au Laboratoire
CRISMAT (Centre National de Recherche Technologique Mateacuteriaux ENSI Caen) en France Ils
proviennent de deux reacutegions du Burkina-Faso (Dano et Koubri) contiennent respectivement 44
7 et 314 de fer et ont eacuteteacute obtenus par les analyses en diffraction des rayons X (DRX) et en
microscopie eacutelectronique agrave balayage (MEB)
Le principe de lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS
Lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS est une analyse quantitative en des points ou zones speacutecifiques dun
eacutechantillon en utilisant la spectromeacutetrie agrave seacutelection deacutenergie (EDS)
Son principe est que par lintermeacutediaire dun canon agrave eacutelectrons un faisceau deacutelectrons est envoyeacute
sur leacutechantillon En contact avec la matiegravere ces eacutelectrons interagissent de diffeacuterentes faccedilons
Le MEB-EDS du laboratoire va permettre dexploiter trois informations distinctes dont deux qui
vont ecirctre traduites en images
-Une image en eacutelectrons secondaires (SE) qui naicirct dune interaction entre les eacutelectrons du
faisceau et les eacutelectrons des couches eacutelectroniques de latome et qui nous donnera une
information topographique de leacutechantillon
- Une image en eacutelectrons reacutetrodiffuseacutes (BSE) qui reacutesulte de linteraction entre les eacutelectrons du
faisceau le noyau et le nuage eacutelectronique de latome et qui permettra de creacuteer une image par
contraste chimique
- Une troisiegraveme information que lon obtient est une analyse eacuteleacutementaire le microscope
eacutelectronique agrave balayage eacutetant coupleacute agrave un deacutetecteur de rayons X agrave dispersion deacutenergie
Le principe de lrsquoanalyse par Diffraction Rayon X (DRX)
La diffraction des rayons X est une technique danalyse fondeacutee comme son nom lrsquoindique sur la
diffraction des rayons X sur la matiegravere La diffraction des rayons X est un pheacutenomegravene
dinterfeacuterence constructive qui se produit quand un faisceau de rayons X (onde
eacutelectromagneacutetique) peacutenegravetre dans un cristal (empilement peacuteriodique datomes) Il peut donc
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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apparaitre quand on place un monocristal un poly-cristal ou une poudre devant une source de
rayons X Lemplacement des faisceaux diffracteacutes nous informe sur la peacuteriodiciteacute du (des) cristal
tandis que lintensiteacute de ces faisceaux nous informe sur la nature et la position des atomes
contenus dans le cristal La position des intensiteacutes diffracteacutees nous renseignera sur la taille de la
maille tandis que lintensiteacute nous permettra de calculer la position des atomes dans la maille
ainsi que leur nature Les proprieacuteteacutes chimiques ou physiques dun mateacuteriau deacutependent de la
position et la nature des atomes du cristal
Les caracteacuteristiques du diffractomegravetre des eacutechantillons de la poudre de lateacuterite analyseacutee sur un
diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 eacutequipeacute drsquoun monochromateur avant et drsquoun deacutetecteur Lynx-
Eye sont rassembleacutees dans le tableau et figures ci-dessous
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Position initiale [deg2Th] 10 0050
Position finale [deg2Th] 99 9910
Taille [deg2Th] 00110
Temps drsquoeacutetape de balayage [s] 1170
Fente de divergence Fixed
Fente de divergence [mm] 2
Tempeacuterature de mesure [degC] 21
Mateacuteriel drsquoanode Cu
K Alpha 1 [Aring] 154060
Geacuteneacuterateur 40 mA 40 kV
Monochromateur de rayon incident Oui
Rotation Non
Ouverture de deacutetecteur [deg] 35
Deacutetecteur de discrimination LL [V] 017
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Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri
Les diffeacuterentes phases des eacutechantillons de lateacuterites par lrsquoanalyse en diffraction RX sont
reacutecapituleacutees sur ce tableau
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
Phase Koubri Dano
-massique -massique
Phase majoritaire Kaolinite 333 36
Quartz 326 161
Deuxiegraveme sous-ensemble de phase Goethite FeO(OH) 211 352
Heacutematite Fe2O3 73 63
Ferrite
(fer-alpha)
3 32
Phase anatase TiO2 27
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II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE
1- Preacuteparation de la solution du bleu de meacutethylegravene
La solution megravere du BM de concentration 1 g L-1
a eacuteteacute preacutepareacutee en mettant les cristaux dans un
litre drsquoeau distilleacutee Les solutions standard pour lrsquoeacutetablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage ont
eacuteteacute obtenues par des dilutions successives jusqursquoaux concentrations deacutesireacutees
Le suivi de lrsquoeacutevolution de la concentration du BM au cours du temps est fait par
spectrophotomeacutetrie UVVisible
2- Principe de la spectrophotomeacutetrie UVVisible
La spectrophotomeacutetrie est une technique analytique quantitative qui consiste agrave mesurer
lrsquoabsorbance ou la densiteacute optique drsquoune substance chimique donneacutee en solution La meacutethode
repose sur la loi de Beer-Lambert qui eacutenonce
Lorsqursquoune substance absorbe de la lumiegravere dans le domaine de lrsquoultra-violet et du
visible lrsquoeacutenergie absorbeacutee provoque des perturbations dans la structure eacutelectronique des
atomes ions ou moleacutecules Un ou plusieurs eacutelectrons utilisent cette eacutenergie pour sauter
drsquoun niveau de basse eacutenergie agrave un niveau de plus haute eacutenergie Ces transitions
eacutelectroniques se font dans le domaine de 350 agrave 800nm pour le visible et entre 200 agrave 350
nm pour lrsquoultra-violet
Un milieu homogegravene traverseacute par la lumiegravere absorbe une partie de celle-ci les
diffeacuterentes radiations constituant le faisceau incident sont diffeacuteremment absorbeacutees
suivant leur longueur drsquoonde et les radiations transmisses sont alors caracteacuteristiques du
milieu
Soit un rayon lumineux monochromatique de longueur drsquoonde λ traversant un milieu
homogegravene drsquoeacutepaisseur l Le taux de deacutecroissance de lrsquointensiteacute lumineuse en fonction de
lrsquoeacutepaisseur du milieu absorbant est donneacute par la loi de Lambert
A= log (
) (Eq4)
Avec
I0 intensiteacute initiale de la lumiegravere traverseacutee
I intensiteacute de la lumiegravere transmise
A absorbance
La spectrophotomeacutetrie UVVisible permet de suivre la deacutecoloration des solutions gracircce aux
absorbances qui eacutevoluent en fonction du temps de traitement Elle permet eacutegalement de suivre
lrsquoeacutevolution des ions gracircce agrave leurs diffeacuterents dosages
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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3- Caracteacuterisation par spectrophotomeacutetrie UVVisible des solutions du BM
a- Deacutetermination des longueurs drsquoondes drsquoabsorption maximale
Le spectre drsquoabsorbance du BM a eacuteteacute balayeacute entre 200 et 800 nm afin de suivre quantitativement
sa concentration Les pics de notre colorant sont obtenus agrave 661nm et 291nm (fig 8) Les
diffeacuterentes absorbances ont eacuteteacute deacutetermineacutees et une courbe deacutetalonnage a eacuteteacute traceacutee en utilisant
des solutions standard variant de 0 agrave 8 mg L-1
pour les deux longueurs drsquoondes
Figure 8 Spectre du Bleu de meacutethylegravene
b- Etablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage du BM
La concentration [Fx] des solutions eacutetalon varie de 1 agrave 8 mg L-1
Les volumes agrave preacutelever sont
calculeacutes en appliquant lrsquoeacutequation suivante
(Eq5)
Avec [Fx] - Concentration de lrsquoeacutetalon
Vx - Volume drsquoeacutetalon agrave preacuteparer
[M] - Concentration de la solution megravere
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene
Solution Zero 1 2 3 4 5
Concentration [mgL-1] 0 2 3 4 6 8
Volume neacutecessaire [mL] 0 02 03 04 06 08
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Pour tracer la courbe drsquoeacutetalonnage nous avons introduit les diffeacuterents volumes dans des fioles de
100 mL ensuite nous avons compleacuteteacute agrave lrsquoeau distilleacutee jusqursquoau trait de jauge On a mis la
spectrophotomeacutetrie en marche et proceacutedeacute agrave la lecture du blanc puis successivement des solutions
eacutetalons
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm)
Solution 0 1 2 3 4 5
Con (mg L-1
) 0 2 3 4 6 8
Absorbance (nm) pour λ = 661 0 085 13 18 23 3
Absorbance (nm) pour λ = 291 0 04 06 09 12 17
Figure 9 Courbe deacutetalonnage (λmax = 661 nm et λmax = 291 nm) variation de labsorbance en
fonction de la concentration du BM
4- Preacuteparation des solutions de fer
a- Solution de fer industriel
Le reacuteactif utiliseacute est le sulfate ferreux ou sulfate de fer (II) drsquoune poudre blanchacirctre agrave lrsquoeacutetat
anhydre dont la formule est FeSO4 7H2O Pour la preacuteparation du Fe2+
de concentration 3 g L-1
nous avons verseacute 3 g du sulfate ferreux anhydre dans une fiole de 1 L contenant 500 mL drsquoeau
milli-Q puis ajouter une (1) goutte drsquoacide sulfurique (H2SO4) concentreacute agrave 98 dans la fiole et
laisser agiter pendant 30 secondes Apregraves compleacuteter jusqursquoau trait de jauge et placer sous
agitation durant 1 h jusqursquoagrave lrsquoobtention drsquoune solution de couleur rouge brique
b- Solution de fer de la lateacuterite
Pour la deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite les solutions de la lateacuterite
ont eacuteteacute preacutepareacutees de la maniegravere suivante
Pour le lit de lateacuterite nous avons preacuteleveacute
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
Compleacuteter drsquoeau milli-Q (eau ultra pure) jusqursquoau trait de jauge
y = 03938x
Rsup2 = 09869
0
05
1
15
2
25
3
35
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
661nm
y = 02094x
Rsup2 = 09972
0
02
04
06
08
1
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
291 nm
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Ajuster par la suite le pH de la solution agrave 3 avec lrsquoacide sulfurique (concentreacute agrave
95-97)
Figure 8 Lit de lateacuterite
Pour la lateacuterite attaqueacute par de lrsquoacide concentreacute pour lrsquoextraction du Fer
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
30 m L drsquoacide (HClHNO3H2SO4)
Ajouter avec prudence 20 mL drsquoeau milli-Q pour avoir 50 mL de solution
Preacutelever le surnageant pour le traitement du bleu de meacutethylegravene
Figure 9 Attaque acide de la lateacuterite
5- Preacuteparation des meacutelanges colorant- reacuteactif de Fenton
Lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM srsquoest faite par trois diffeacuterentes eacutetapes
Une solution du BM est soumise agrave un traitement par proceacutedeacute Fenton en utilisant du H2O2
et le fer industriel (Fe2+
) ajustement du pH agrave 3 (Fig12)
Figure 10 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Pour la deacutegradation du BM en utilisant la lateacuterite deux eacutetapes ont eacuteteacute imageacutes lrsquoune par
un lit de lateacuterite et lrsquoautre par la lateacuterite attaqueacutee par trois types drsquoacides (Fig13)
Figure 11 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite
6- Etude cineacutetique de la deacutecoloration du BM
Nous avons deacutetermineacute la cineacutetique de deacutecoloration agrave partir des valeurs des absorbances trouveacutees
agrave 661nm La deacutetermination de la constante de vitesse kapp permet de donner un ordre de
grandeur de la vitesse Expeacuterimentalement on peut montrer que la vitesse de reacuteaction bilan du
BM srsquoeacutecrit de la maniegravere suivante
Bleu de meacutethylegravene + OHbull rarr sous-produit du bleu de meacutethylegravene (Eq6)
Pour la cineacutetique drsquoordre 1
V = -
= kapp (Eq7) reacuteaction de pseudo ordre un laquo1 raquo
Avec
V vitesse de deacutegradation catalytique (mg L-1
h-1
)
kapp constante apparente de deacutegradation (min ou h-1
)
[BM] concentration du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
t temps de reacuteaction (h)
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
Ln (
) = kapp t (Eq8)
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Figure 12 Reacuteaction de pseudo ordre 1
Pour la cineacutetique drsquoordre 2
V = -
= kapp (Eq9) reacuteaction de pseudo ordre un laquo2 raquo
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
int
= - int
(Eq10)
(Eq11)
Figure 13 Reacuteaction de pseudo ordre 2
Pour le calcul des rendements ou taux drsquoabattement (τ) agrave lrsquoissu des eacutetudes cineacutetiques de
deacutegradation du BM nous avons utiliseacute cette formule ci-dessous
τ =
(Eq12)
Rsup2 = 09863
-070
-060
-050
-040
-030
-020
-010
000
0 2 4 6 8
ln (C
Co)
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 1
Rsup2 = 09499
0
0005
001
0015
002
0025
003
0 2 4 6 8
1C
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 2
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CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS
I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL
Tous les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave tempeacuterature ambiante (25degC) Les concentrations du bleu de
meacutethylegravene choisies pour lrsquoexpeacuterience sont 10 et 40 mg L-1
1- Effet de pH du milieu
Etant donneacute que le proceacutedeacute Fenton est baseacute sur lrsquoeffet catalytique du Fer et plus preacuteciseacutement
du Fe2+
il nous est paru neacutecessaire de commencer lrsquoeacutetude par la deacutetermination du pH
optimale pour le proceacutedeacute Lrsquoajustement du pH du milieu srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoune solution
drsquoacide sulfurique Ce choix est justifieacute par lrsquoexistence deacutejagrave au sein de la solution des ions
2-
suite agrave lrsquoaddition du Fe2+
sous la forme de FeSO4 7H2O
Les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes avec une concentration en BM de 20 mg L-1
un rapport R = 15
correspondant agrave des concentrations de 6 et 040 mg L-1
en H2O2 et Fe2+
respectivement et
pour des valeurs de pH variant entre 3 et 5 Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacute sur figure 16
Figure 14 Effet du pH
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t = 20
min)
pH Rendement ()
3 96
35 5245
4 6156
5 5509
000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 5 10 15 20
[BM
] m
gL
ˉˡ
temps de deacutegradation (mn)
pH = 3
pH = 35
pH = 4
pH = 5
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Drsquoapregraves le tableau preacutecegravedent nous observons que le pH favorable pour la deacutegradation du BM
par le proceacutedeacute Fenton est pH = 3 avec un taux de deacutegradation de 96 au bout de 20 min
De nombreux travaux sur les proceacutedeacutes Fenton ont montreacute que le pH 3 semble ecirctre la meilleure
valeur pour une deacutegradation optimale des polluants organique ((Tang and Huang 1996 Kuo
and Lo 1999) Pour la suite du travail nous adopterons deacutesormais cette valeur de pH
2- Effet de la concentration en BM
Nous avons traiteacute agrave un pH = 3 et agrave 25degC deux solutions du BM de concentration diffeacuterentes
(10 mg L-1
et 40 mg L-1
) en fixant les concentrations de Fe2+
agrave 134 mg L-1
et celle du H2O2 agrave
6 mg L-1
(figure 17)
Figure 15Effet de la concentration du BM
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM
[BM] mg L-1
Rendement () Temps de
deacutecoloration (min)
10 9738 8
40 9565 14
Nous avons constateacute que la concentration du BM de concentration 10 mg L-1
srsquoest deacutegradeacutee
rapidement et complegravetement avec un temps de deacutecoloration (td) de 8 min tandis que celle de
40 mg L-1
est plus lente avec un td de 14 min Donc plus la solution est concentreacutee plus le
temps de deacutegradation est important
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La cineacutetique de deacutecoloration du colorant BM de concentrations respectives de 10 et
40 mg L-1
obeacuteit agrave la loi cineacutetique de pseudo premier
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM
Solution kapp
BM = 10 mg L-1
028
BM = 40 mg L-1
010
La deacutetermination de la constante apparente de vitesse montre eacutegalement que cette derniegravere
varie en fonction de la concentration en BM En effet la valeur de kapp est deux fois plus
supeacuterieure pour une concentration en BM de 10 mg L-1
que pour celle de 40 mg L-1
3- Etude spectrophotomeacutetrique UVVisible du bleu de meacutethylegravene
Figure 16 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel
Une solution du bleu de meacutethylegravene de concentration 40 mg L-1
est soumise agrave un traitement par
proceacutedeacute Fenton en utilisant 6 mg L-1
de H2O2 et le fer industriel agrave une concentration de 134
mg L-1
Des preacutelegravevements ont eacuteteacute effectueacutes agrave des intervalles reacuteguliers de temps afin de suivre
lrsquoeacutevolution de la deacutegradation par Spectrophotomeacutetrie Lrsquoanalyse spectromeacutetrique des
eacutechantillons est effectueacutee par un balayage du spectre UV-Visible entre 200 et 800 nm (figure
18)
Nous remarquons que plus le temps de traitement est important plus le pic drsquoabsorbance dans
le visible agrave 661 diminue drsquointensiteacute pour srsquoannuler complegravetement agrave partir du 30 min Par
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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contre le pic dans le domaine UV agrave 291 il diminue certes drsquointensiteacute mais ne srsquoannule pas
mecircme apregraves 45 min de traitement
Ce reacutesultat nous permet de conclure que le proceacutedeacute Fenton permet une deacutegradation partielle
de la moleacutecule du BM au bout de notre temps de reacuteaction Drsquoapregraves Cao et al (1999) les pics
appartenant aux domaine drsquoUV entre 200 et 260 sont relatives au cycle benzegravene mono ou
poly substitueacute Ceci revient agrave dire que la deacutegradation du BM passe par deux eacutetapes
Deacutegradation du groupement fonctionnel de la moleacutecule du BM (λ = 661 nm) crsquoest agrave
dire que la rupture de lrsquoheacuteteacuterocycle central entraine la perte des conjugaisons des deux
lateacuteraux ce qui explique la deacutecoloration plus ou moins rapide de la solution
La deacutegradation des cycles benzegravene persistant en solution est beaucoup plus lente
puisque lrsquointensiteacute de ce pic (λ = 291 nm) diminue mais ne srsquoannule pas alors que la
solution est claire On peut dire eacutegalement que cette deacutegradation des cycles benzegravene
persistants est due au temps de reacuteaction trop court
4- Effet de la concentration du H2O2
a) En Absence de Fer
En utilisant deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
nous
avons varieacute les concentrations du H2O2 de 1 agrave 6 mg L-1
en absence du fer agrave un pH = 3 et agrave
tempeacuterature ambiante Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacutes sur la figure ci-dessous
Figure 19 Deacutegradation du BM par H2O2 seul
Quel que soit la concentration du BM 10 mg L-1
ou 40 mg L-1
lrsquoeffet du H2O2 sur la
deacutegradation du colorant est pratiquement nulle En effet apregraves un temps arbitraire de 20 min
de traitement on remarque un taux drsquoabattement de 17 pour la concentration en BM de 10
mg L-1
alors qursquoil est nul pour une concentration initiale de 40 mg L-1
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Il est donc clair que le pouvoir oxydant du H2O2 nrsquoest pas assez suffisant pour pouvoir
deacutegrader le BM En effet le H2O2 agrave un pouvoir oxydant de Edeg = 176 VENH par contre
celui drsquoOHbull est de 28 VENH
La mecircme conclusion a eacuteteacute observeacute par Naima (2008) sur lrsquoutilisation du H2O2 seul dans le
traitement des huiles drsquoolive (margines) Le reacutesultat a donneacute que le H2O2 seul pour des valeurs
de concentrations 3 et 20 g L-1
ne peut eacuteliminer totalement la margine de lrsquoeffluents drsquohuilerie
drsquoolive de concentration initiale de 1 g L-1
la moyenne de taux drsquoabattement obtenue ne
deacutepasse pas la valeur de 32 Yameogo (2013) a remarqueacute eacutegalement que lrsquoutilisation du
H2O2 seul nrsquoa eu aucune influence sur la deacutegradation de lrsquoamarante par proceacutedeacute photo-fenton
et heacuteteacuterogegravene avec charbon actif la concentration nrsquoa pas varieacute tout au long du traitement
b) En preacutesence du Fer
Lrsquoefficaciteacute du traitement est donc tributaire de lrsquoexistence de deux entiteacutes H2O2 et Fe2+
En
effet Bach et al (2010) ont utiliseacute le Fe2+
pour traiter lrsquoeau industrielle ils ont trouveacute que le
fer a permis de mineacuteraliser 95 drsquoeacutethylegravene-glycol et 85 de pheacutenol dans une eau industrielle
par proceacutedeacute Fenton Marciel et al (2004) ont remarqueacute que lrsquoapport de sulfate ferreux a
ameacutelioreacute la reacuteduction du COT de 45 agrave 55 lors drsquoune eacutetude drsquooxydation drsquoune solution
pheacutenolique par le proceacutedeacute photo-fenton
Pour la suite Nous avons maintenu la mecircme variation des concentrations en H2O2 (de 1 agrave 6
mg L-1
) mais en additionnant le fer industriel (sulfate ferreux) avec une concentration de 134
mg L-1
pour deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
agrave
tempeacuterature ambiante et agrave un pH eacutegale agrave 3 Ceci revient qursquoen solution le rapport R =
varie de 075 15 25 5 (Figure 20)
Figure 17 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
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Quel que soit la concentration initiale en BM ou en H2O2 lrsquoaddition du fer a entraineacute
lrsquoapparition de la deacutegradation graduelle de la coloration
Plus la concentration en H2O2 est importante plus la vitesse de deacutegradation augmente
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
[BM] mg L-1
10 40
Variation de H2O2 Rendement () Rendement ()
1 6730 5508
2 8522 7029
3 9769 9632
6 9954 9860
La figure 20 montre que taux de deacutecoloration en preacutesence du catalyseur devient plus
important avec lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 Il passe apregraves 60 min de
traitement de 6730 pour une concentration en H2O2 de 1 mg L-1
agrave 9954 pour celle de 6
mg L-1
Ceci est parfaitement preacutevisible puisque lrsquoexistence de lrsquoHydroxyde radicalaire principale
responsable de la deacutegradation est tributaire de la concentration initial en H2O2 (Eq2 sect 11)
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence de
la variation du H2O2
[BM] = 10 mg L-1
[BM] = 40 mg L-1
Ordre de la
reacuteaction k k
075 00036 00005 Ordre 2
15 00092 00007
25 0067 0065 Ordre 1
5 02879 0103
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Nous remarquons que lorsque la concentration en H2O2 augmente lrsquoordre partiel de la reacuteaction
change En effet pour des concentrations en H2O2 lt 3 mg L-1
la reacuteaction de deacutegradation est de
lrsquoordre 2 alors que pour des concentrations plus eacuteleveacutees elle est drsquoordre 1
Nadjette (2009) a montreacute que la deacutegradation du Meacutethyle Orange en preacutesence de dioxyde de
titane (TiO2) suit une cineacutetique drsquoordre 1 Redha (2011) a trouveacute eacutegalement lrsquoordre partiel de
la reacuteaction est eacutegal agrave 1 lors de son eacutetude sur le traitement du Rouge drsquoalizarine S et lrsquoOrange
G par proceacutedeacute drsquooxydation avanceacutee (POA)
Bennani et al (2010) ont eacutelimineacute le bleu de meacutethylegravene en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi
(Maroc) Les reacutesultats ont montreacute que le pseudo-second ordre peut deacutecrire le comportement
cineacutetique de lrsquoadsorption du bleu de meacutethylegravene sur lrsquoargile brute et celle purifieacutee Des reacutesultats
similaires ont eacuteteacute observeacutes Gurses et al (2006) et Tsai et al (2007)
Les valeurs de kapp obtenus pour une solution de concentration initiale en BM de 10 mg L-1
sont supeacuterieures agrave celles obtenues pour la solution de 40 mg L-1
et ce lagrave quel que soit lrsquoordre
de la reacuteaction ou la concentration en H2O2 en solution Ces valeurs augmentent avec
lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 et passe de 36 10-3
agrave 02879 et de 05 10-3
agrave 0103
pour une les solutions en BM de 10 et 40 mg L-1
respectivement
5- Effet de la concentration en fer
Pour la suite nous eacutetudierons lrsquoeffet de la concentration en Fer sur lrsquoefficaciteacute du traitement
du BM pour deux solutions de concentration 10 et 40 mg L-1
en BM Les essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes en maintenant constante la concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
et en faisant varieacute la
concentration en Fe2+
de 02 agrave 134 mg L-1
correspondant agrave une variation du rapport R =
de 5 agrave 30
Figure 18 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM
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En absence de fer aucune baisse dans la concentration en BM nrsquoest observeacutee Pourtant degraves
lrsquoajout drsquoune faible concentration (02 mg L-1
) entraine une diminution progressive de la
couleur au cours du temps Il est eacutegalement observeacute que quel que soit la concentration initiale
en BM le temps de deacutegradation (td) du colorant est inversement proportionnel agrave la
concentration en Fe2+
en solution En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
td
passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 alors que pour une concentration
de 40 mg L-1
il passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig22)
Figure 19 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer industriel
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction du rapport R
[BM] = 10 mg L
-1 [BM] = 40 mg L
-1
kapp kapp
OR
DR
E
1
par
rapport
agrave B
M 30 00027 00125
15 00061 00321
10 0026 00496
5 02879 0103
Nous remarquons que lrsquoeffet de lrsquoaugmentation de la concentration en Fe2+
en solution sur la
cineacutetique de deacutegradation du BM est beaucoup plus important pour des faibles concentrations
(10 mg L-1
) que pour les fortes concentrations (40 mg L-1
) En effet pour une variation de R de
30 agrave 10 kapp eacutevolue de 27 10-4
min agrave 26 10-2
min soit un facteur 100 pour une concentration
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en BM de 10 mg L-1
alors qursquoelle eacutevolue de 00125 agrave 005 soit un facteur 4 pour une
concentration en BM de 40 mg L-1
Drsquoapregraves ces reacutesultats on peut conclure drsquoune faccedilon geacuteneacuterale que la preacutesence drsquoune forte
concentration du catalyseur favorise la formation des radicaux OHbull principaux responsable de
la deacutegradation du BM Pourtant il a eacuteteacute montreacute dans plusieurs eacutetudes (Brillas et al 2004
Diagne 2006 Oturan et al 1999) que le Fe2+
ajouteacute agrave forte dose entraine une perte du
rendement du proceacutedeacute puisque le Fe2+
en plus de son rocircle de catalyseur peut jouer un rocircle de
destructeur crsquoest-agrave-dire qursquoil piegravege les OHbull produits
Lrsquoeacutelimination des polluants reacutefractaires est donc tributaire de la preacutesence des ions meacutetallique
sauf qursquoil neacutecessite un apport important en Fe2+
ce qui entraine un coucirct (Bouafia 2010)
Crsquoest pour cette raison que nous avons opteacute pour lrsquoutilisation de la lateacuterite en faisant une
attaque acide afin drsquoextraire le fer pour traiter le BM
II- UTILISATION DE LATERITE
Les eacutechantillons de la lateacuterite choisie se preacutesentent tous sous forme de poudres de couleur
ocre Lrsquoapplication drsquoun proceacutedeacute qui neacutecessite des quantiteacutes preacutecis de fer est un peu difficile
pour un pays dont le taux drsquoalphabeacutetisation est seulement de 218 et un seuil de pauvreteacute
(PIB par habitant est eacutegal agrave 1500 $) En effet lrsquoajout drsquoune forte concentration du catalyseur
dans la solution agrave traiter peut diminuer lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute Fenton Lrsquoanalyse DRX a
montreacute que la lateacuterite existante au Burkina-Faso est riche en fer En effet pour la reacutegion de
Dano le pourcentage en fer atteint 44 en masse alors que pour Koubri il est de 31
La premiegravere question auquel on srsquoeacutetait poseacute est si le fer eacutetait facilement ex tractable ou bien il
neacutecessite une mineacuteralisation preacutealable
1- Effet des lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
La figure ci-dessous montre lrsquoallure de lrsquoeffet de lit de lateacuterite de Dano drsquoune part et celui de
Koubri drsquoautre avec ajustement de pH dans une solution du BM de concentration 40 mg L-1
en maintenant ma concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 20 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
Nous observons que la solution du BM en contact avec le lit de Dano se deacutegrade plus vite que
celle en contact avec le lit de lateacuterite de Koubri Cela est ducirc au fait que la lateacuterite de Dano
libegravere plus facilement sa phase ferrique par rapport agrave celle de Koubri
2- Effet de lrsquoacide sur la lateacuterite (Dano et Koubri)
Dans ce cadre nous avons compareacute lrsquoeffet drsquoun lit de lateacuterite (ajustement du pH) et une lateacuterite
attaqueacutee avec du H2SO4 sur une solution du BM agrave 40 mg L-1
La concentration en H2O2 eacutetant
maintenue agrave 6 mg L-1
(figure 24)
Figure 21 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri
La figure 24 montre que la quantiteacute de colorant deacutegradeacutee deacutecroit plus rapidement dans le cas
de lrsquoattaque acide Ce comportement est ducirc qursquoelle libegravere plus de Fe2+
en solution Le Fe2+
en
contact avec le H2O2 forme les radicaux hydroxyles (OHbull) pour le traitement des polluants
organiques par le proceacutedeacute Fenton
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
[BM] mg
L-1
Dano Koubri
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Rendement
()
4394 9991 364 9685
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Le taux drsquoabattement du BM par lrsquoattaque acide sur la lateacuterite de Dano est de 9991 apregraves
un temps de manipulation de 5 heures alors que celui du lit de lateacuterite (ajustement du pH) est
de 4394 pour le mecircme intervalle de temps
Cette diffeacuterence de rendement entre les lits de deux lateacuterites (Dano 4394 et Koubri
364) est due que la lateacuterite de Dano libegravere plus facilement sa phase ferrique que celle de
Koubri Etant donneacute que les phases ferriques sont les mecircmes pour les deux lateacuterites on
pourrait conclure que la diffeacuterence provient aussi du fait que la lateacuterite de Dano est beaucoup
plus riche en fer Ce qui facilite son extraction et que pour Koubri la phase Anastase en TiO2
pourrait gecircner son extraction
3- Effet de trois types drsquoacides sur la deacutegradation du BM (lateacuterite de Dano et
Koubri)
Nous avons compareacute lrsquoefficaciteacute de 3 acides (sulfurique laquoH2SO4raquo chlorhydrique laquoHCl raquo et
nitrique laquoHNO3raquo) pour lrsquoextraction du fer des lateacuterites La concentration de la solution du
BM utiliseacutee est de 40 mg L-1
la concentration en H2O2 est toujours maintenue agrave 6 mg L-1
Figure 22 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri
La figure 25 montre que la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est la plus efficace pour la
deacutecoloration de la solution En effet Pour la lateacuterite de Dano le td est de 40 mn pour le H2SO4
et drsquoune heure (1h) et 1h30 pour le HNO3 et le HCl respectivement Pour celle de Koubri le
td de la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est drsquoune heure (1h) tandis que pour des deux autres
acides HCl et HNO3 les td sont respectivement de deux (2h) et quatre heure (4h)
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri
[BM] mg L-1
Dano Koubri
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Rendement () 9991 9890 9797 9685 9593 9223
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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On peut deacuteduire que lrsquoefficaciteacute de lrsquoattaque acide par le H2SO4 utiliseacute pour extraire le fer de
la lateacuterite est due au caractegravere diacide (H2SO4)
4- Etude cineacutetique de deacutecoloration par lrsquoattaque acide (Dano et Koubri)
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig26)
Figure 23 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer extrait de la lateacuterite
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction des attaques acides (Dano et Koubri)
Attaque acide Dano Koubri
kapp
OR
DR
E 1 par
rapport
agrave B
M
HCl 00127 00094
HNO3 00131 00096
H2SO4 00142 00194
Nous remarquons que lrsquoutilisation de la lateacuterite de Dano ne change pas lrsquoordre apparent de la
vitesse de deacutegradation qui reste eacutegale 1 La valeur de kapp varie de 127 10-2
min-1
pour HCl et
142 10-2
min pour H2SO4 ce qui confirme bien le reacutesultat obtenu pour la figure 19
Pour la lateacuterite de Koubri la valeur de kapp varie de 910-3
min-1
pour HCl et 194 10-2
min-1
pour H2SO4
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5- Etude comparative entre le traitement du BM en utilisant le rapport R et le fer
de la lateacuterite (Dano et Koubri)
Sur la figure 27 nous avons superposeacute les reacutesultats obtenus pour la deacutegradation drsquoune solution
de 40 mg L-1
du BM en preacutesence de 6 mg L-1
de H2O2 avec lrsquoajout de Fer extrait de la lateacuterite
de Dano et Koubri drsquoune part et le fer industriel drsquoautre part
Figure 24 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel
Il est montreacute que le taux de deacutegradation obtenu est perceptiblement le mecircme seule reste un
handicap le temps de traitement 20 min pour le fer industriel 40 min pour le fer extrait de la
lateacuterite de Dano et 1h pour celui de Koubri
Le traitement par la lateacuterite de Dano est efficace et preacutesente donc un avantage certains
puisqursquoil permet de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du BM par rapport agrave celui par la lateacuterite de
Koubri qui deacutegrade seulement que 9796
Beaucoup drsquoeacutetudes ont eacuteteacute faites sur lrsquoeacutelimination du bleu de meacutethylegravene En utilisant le
charbon actif commercial CECA40 de granulomeacutetrie infeacuterieure agrave 125 μm Houas et al (1999)
ont eacutelimineacute 93 du BM dans lrsquoeau pour un temps de contact de 5heures Kumar and
Tamilarasan (2013) ont utiliseacute 01g de charbon actif agrave base des graines drsquoacacia pour eacuteliminer
9312 de BM Bennani et al (2010) ont eacutetudieacute lrsquoadsorption BM sur lrsquoargile brute et
purifieacutee Ils ont montreacute que le processus drsquoadsorption est tregraves rapide et que 95 de la quantiteacute
adsorbeacutee est atteinte pendant les dix premiegraveres minutes Talidi (2006) a utiliseacute la pyrophyllite
(argile) il a montreacute que lrsquoadsorption du BM est de lrsquoordre de 7845 6658 et 5471
respectivement pour les concentrations initiales de 75 225 et 374ppm Sassi and Bennour
(2011) ont utiliseacute le traitement biologique par Biosorption du BM par Pseudomonas
Aeruginosa isoleacute agrave partir drsquoune boue de laiterie a montreacute un taux drsquoeacutelimination du BM variant
de 45 agrave 55 aux valeurs de pH = 7 et 8
Nous pouvons dire que le traitement par la lateacuterite a permis de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du
BM par rapport aux eacutetudes faites en utilisant drsquoautres mateacuteriaux et que la lateacuterite recouvre
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 100 200 300
[BM
] mg
Lˉˡ
temps de traitement (mn)
Attaque acide
(Dano)
Attaque acide
(Koubri)
Fer industriel
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33 du continent mondial ce qui pourrait rendre son utilisation moins chegravere par rapport aux
autres traitements (Fer industriel Charbon actifhellip) puis qursquoon nrsquoa pas fait une eacutetude
eacuteconomique pour voir son cout
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CONCLUSION
Ce travail qui a porteacute sur la deacutegradation du colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute
Fenton en comparant les performances obtenues entre lrsquoutilisation du fer industriel (Fenton
classique) et le fer extrait de la lateacuterite ont montreacute que
Pour lrsquoutilisation du fer industriel la deacutegradation du BM est obtenue agrave une valeur de 3 pour
une variation du rapport des concentrations R de 15 agrave 5 et que lrsquoutilisation du peroxyde (H2O2)
seul ne peut pas deacutegrader le BM car son pouvoir oxydant nrsquoest pas assez suffisant pour
pouvoir deacutegrader le colorant Lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute est donc intimement lieacutee agrave lrsquoexistence de
deux reacuteactifs En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
le temps de deacutecoloration
(td) passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 et pour celle de 40 mg L-1
il
passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R Le traitement du BM par proceacutedeacute
fenton est donc tributaire de lrsquoutilisation de Fe2+
Afin de minimiser le coucirct du traitement et surtout voir lrsquoefficaciteacute du traitement en utilisant la
lateacuterite nous avons essayeacute de remplacer le fer industriel par le fer extrait de la lateacuterite
provenant de deux reacutegions du Burkina-Faso Dano et Koubri
Les reacutesultats obtenus par lrsquoutilisation du fer de la lateacuterite sont inteacuteressants pour des eacutetudes sur
drsquoautres colorants En effet le lit de lateacuterite avec ajustement du pH a permis une deacutegradation du
colorant de 44 pour un temps de traitement de 5h tandis que le traitement par lrsquoattaque acide
lui a deacutegradeacute le BM de pregraves que 100 En effet les taux drsquoabattements pour lrsquoattaque acide de
la lateacuterite de Dano et de Koubri sont respectivement de 99 au bout de 40 min et de 97 pour
une manipulation drsquoenviron 1 h
Cette eacutetude sur la deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en utilisation le fer de la lateacuterite
nous a permis de montrer qursquoil est possible de simplifier de point de vue utilisation et coucirct le
proceacutedeacute Fenton pour les colorants syntheacutetiques drsquoeffluents industriel
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PERSPECTIVES
En perspectives il serait inteacuteressant
De faire une eacutetude approfondi pour voir le cout du traitement du proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite
Essayer de traiter drsquoautres familles de colorants en utilisant la lateacuterite attaqueacutee par
lrsquoacide pour voir lrsquoefficaciteacute du systegraveme
Appliquer le traitement sur des effluents textiles reacuteels
Imaginer un systegraveme de traitement agrave grand eacutechelle
Essayer le traitement sur drsquoautres polluants reacutecalcitrant PCB pheacutenol pesticides
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REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE
Adnosinda M Martins M Nelson LJD Queiroz M (2003) Comparative studies of
fungal degradation of single or mixed bioaccessible reactive azo dyes Chemosphere
Vol 52 Page 973
Anselme C Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New-York Mc Graw
Hill Mallevialle Page 1087
Bach A Zach-Maor A Semiat R (2010) Characterization of iron oxide nanocatalyst in
mineralization processes Elsevier pp 6 Page 6
Barbeni M Minero C Pelizzetti E (1987) Chemical degradation of chlorophenols with
Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 16 Page 2237
Barclay S Buckley C (2000) Waste minimization guide for the textile industry University
of Durban South Africa Water Research Commission 1 Page 8
Barka N (2008) Lrsquoeacutelimination des colorants de synthegravese par adsorption sur un phosphate
naturel et par degradation photo catalytique sur TiO2 supporte (Thegravese doctorat Ndeg65)
Universiteacute Ibn Zohr UFR Physico-chimie des Mateacuteriaux agrave Caractegraveres Appliqueacutes Page
149
Benitez FJ Acero JL Real FJ (2001) The role of hydroxyl radical for the decomposition
of p-hydroxyl phenylacateic acid in aqueous solution Wat Res Vol 35 5 Page1343
Bennani Karim A Mounir B Hachkar M Bakasse M Yaacoubi A (2010) Elimination
du colorant basique ldquoBleu de meacutethylegravenerdquo en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi Erudit
_Journal of Water Science Vol 23 ndeg4 Page 388
Bouafia S (2010) Deacutegradation des colorants textiles par procegravedes drsquooxydation avanceacutee baseacutee
sur la reacuteaction de Fenton (Thegravese doctorat) Paris-Est et Saad Dahlab Paris Page160
Brillas E Boye B Sires I Garrido J Rodriguez R Arias C Cabot P-L (2004)
Electrochemical destruction of chlorophenoxy herbicides by anodic oxidation and
electro-fenton using a boron-bored diamond Electrochim Acta Vol49 Page 4496
Calobro V Pantano G Kang R Molinari R Drioli E (1990) Experimentation study on
integrated membrane processes in treatment of solution simulating textile effluents
Energy and analysis Vol 78 ndeg 2 Page 277
Cao J Wei L Huang Q Han S (1999) Reducing degradation of azo bye zero-valent iron
in aqueous solution Chemosphere Vol38 Page 571
De Heredia JB Torregrosa J Dominguez JR Peres JA (2001) Kinetic model for
phenolic compound oxidation by Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 45 Page90
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 41 -
Derradji C (2012) Traitement des eaux industrielles degradation des colorants azoiumlques par
un procegravede inteacutegreacute couplant un procegravede drsquooxydation avanceacutee et un traitement biologique
(Thegravese doctorat) Universiteacute Ferhat Abbas Page187
Diagne M (2006) Etude de degradation par oxydation avanceacutee eacutelectrochimique et
photochimique de pesticides organophosphoreacutes application a la degradation du
parathion meacutethyle et de lrsquoacephate en milieu aqueux (Thegravese doctorat) Universiteacute de
Marne-La valleacutee Page200
Ghosh D Bhattacharyya KG (2002) Adsorption of methylene blue on kaolinite Appl clay
Sci Vol20 Page 300
Goel RK Flora JRV Ferry J (2003) Mechanisms for naphthalene removal during
electrolytic aeration Wat Res V 37 Page 901
Gurses A Dogar Ccedil Yalcin M Accedilikyildiz M Bayrak R Karaca S (2006) The
adsorption kinetics of the cationic dye methylene blue onto clay J Hazard MatB Vol
131 Page 228
Haber F Weiss J (1934) The catalytic decomposition of hydrogen peroxide by iron salts
Pro Roy Soc A Vol147 Page 351
Hamada K Nishizawa M Yoshida D Mitsuishi M (1998) Degradation of an azo dye by
sodium hypochlorite in aqueous surfactant solution Dyes and pigments Vol 36 Page
322
Hayet B (2011) Elimination du 4-chlorophenols par POA (Thegravese doctorat) University Abou
Barh Belkaid Alger Page 164
Hsing HJ Chiang PC Chang EE Chen MY (2007) The decolorization and
mineralization of acid orange 6 azo in aqueous solution by advanced oxidation
processes A comparative study J Hazard Matter Page 16
Jaussaud P (1993) Histoire des colorants naturels Page 3
Kumar M Tamilarasan R (2013) Modeling studies for the removal of methylene blue from
aqueous solution using acacia fumosa seed shell activated carbon Elsevier Page 1116
Kuo CY Lo SL (1999) Oxidation of aqueous chlorobiphenols with photo-Fenton process
Chemosphere Vol 38page2051
Kuo W (1992) Decolorizing dye wastewater with Fentonrsquos reagent Vol 26 Ndeg 7 Page 886
Li ZM Shea PJ Comfort SD (1997) Fenton oxidation of 2 4 6-trinitrotoluene in
contaminated soil slurries Envir Eng Sci Vol 14 Page 56
Lopez C Valade AG Combourieu B Mielgo I Bouchon B Lema JM (2004)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 42 -
Mechanism of enzymatic degradation of the azo dye orange ii determined by exist 1h
nuclear magnetic resonance and electrospray ionization-ion trap mass spectrometry
Biochem Vol 335 Page 149
Mansour HB Boughzala O Dridi D Barillier D Chekir-Ghedira L Mosrati R (2010)
Les colorants textiles sources de Contamination de lrsquoeau Criblage de la toxiciteacute et des
meacutethodes de traitement Erudit Vol 24 ndeg 3 Page 238
Marciel R Santrsquoanna JGL Dezotti M (2004) Phenol removal from high salinity effluents
using Fentonrsquos reagent and photo-fenton reactions Chemosphere Vol57 Page 719
Martinez-Huitle CA Ferro S (2006) Electrochemical oxidation of organic polluants for the
wastewater treatment direct and indirect processes Chem Soc Rev Vol 35 Page
1340
Meink F Stoof H Kohrschuter H (1997) Les eaux reacutesiduaires individuelles Masson 2egraveme
eacutedition
Nadjette (2009) Deacutegradation photo catalytique de polluants organiques (Meacutethyle orange
pentachlorophenol et acide benzoiumlque) en preacutesence du dioxyde de titane nanocristallin
eacutelaboreacute par la meacutethode sol-gel (Thegravese doctorat) Badji Mokhtar-Annaba University
Page101
Naima S (2008) Traitement des effluents des huileries drsquoolive par oxydation au H2O2 (Thegravese
doctorat) Universiteacute MrsquoHamed Bougara-Boumerdes Laboratoire de Recherche
Technologie Alimentaire (LRTA) Page 154
Neyens E Baeyens J Weemaes M De Heyder B (2003) Pilot-scale peroxidation (H2O2)
of sewage sludge J Hazard MatB Page 106
Oturan M Aaron J Oturan N Pinson J (1999) Degradation of chlorophenoxyacid
herbicide in aqueous media using a nevol electrochemical method Pestic Sci Vol55
Page 562
Ounissa K (1996) Biodeacutegradabiliteacute adsorption et eacutechange ionique de quelques colorants
cationiques preacutesents dans les effluents liquides de la teinturerie de lrsquouniteacute Couvertex
drsquoAinDjasser (Thegravese doctorat) University Mentouri Constantine Page 103
Pagga U Brown D (1986) The degradation of dyestuffs part II Behaviour of dyestuffs in
aerobic biodegradation tests Chemosphere 15 4 Page 491
Parsons S (2004) Advanced oxidation processes for water and wastewater treatment Iwa
Alliance House Londres Page 356
Raghavacharya C (1997) Color removal from industrial effluents - A comparative review of
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 43 -
available technologies Chem Eng World Vol 32 Page 54
Redha MD (2011) Traitement de colorants azoiumlque et anthroquinoniques par procegravedes
drsquooxydation avanceacutees (POA) (Thegravese doctorat) Universiteacute de Sciences et Tchnologies de
Lille 1 Universiteacute Abdelhamid IBN Badis de Mostaganem Page 202
Spadaro JT Isabelle L Renganathan V (1994) Hydroxyl radical mediated degradation of
azo dyes Evidence for benzene generation Envir Sci Techn Vol 26 Page 1389
Suty H De Traversay C Coste M (2003) Application of advanced oxidation processes
Present and future Page 8
Tang W Huang CP (1996) 2 4-dichlorophenol oxidation kinetics by Fentonrsquos reagent
Environ Scie Techn Vol17 Page 1378
Tang WZ Tassos S (1997) Oxidation kinetics and mechanisms of trihalomethanes by
Fentonrsquos reagent Wat Res Vol 31 Ndeg 5 Page 1125
Taylor J Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New - York Mc Graw-
Hill Vol 9 Page 9
Tsai W Hsu H Su TY Lin KY Minglin C Dai T (2007) The adsorption of cationic
dye from aqueous solution onto acid-activated andesite J Hazard Matter Vol147
Page 1062
Van der Bruggen B Lejon l Vandecasteele C (2003) Reuse treatment and discharge of the
concentration of pressure-driven membrane processes Environ Scie Techn Vol 37 ndeg
37 Page 3738
Vendevivere PC Bianchi R Verstraete W Y (1998) Treatment and creuse from the textile
wet-processing industry Review of emerging technologies J Chem Techn Biotechn
Vol72 Page 302
Watts RJ Jones AP Chen P-H Kenny A (1997) Mineral-catalyzed Fenton-like
oxidation of sorbed chlorobenzenes Water Environment Research 69 Page 275
Wu CH Chang CL (2006) Decolorization of reactive red 2 by advanced processes
comparative studies of homogeneous and heterogeneous systems J Hazard Matter
Page 272
Yameogo DDS (2013) Deacutegradation de lrsquoamarante par procegravede photo-Fenton homogegravene et
heacuteteacuterogegravene avec charbon actif(CA) (Rapport de stage) Page 30 2IE
Yoshida M Lee BD Hosomi M (2000) Decomposition of aqueous tetrachloroethylene by
Fenton oxidation treatment Water Sci Technol Vol 42 Page 208
Zaviska F Drogui P Mercier G Blais J-F (2009) Proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee dans le
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 44 -
traitement des eaux et des effluents industriels Application agrave la deacutegradation des
polluants reacutefractaires Erudit Vol 22 ndeg 4 Page 564
Zawlotzki Guivarch E (2004) Traitement des polluants organiques en milieux aqueux par
procegravede eacutelectrochimique drsquooxydation avanceacutee ldquoElectro-Fentonrdquo Application a la
mineacuteralisation des colorants syntheacutetiques (Thegravese doctorat) Universiteacute de Marne-La
valleacutee Page 205
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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RESUME
Les effluents industriels issus des activiteacutes textiles preacutesentent souvent une grande charge
polluante difficilement biodeacutegradable qui a des impacts sur lrsquoenvironnement et lrsquoHomme Leur
deacutecontamination par les proceacutedeacutes conventionnels biologiques ou physiques srsquoavegravere souvent
inefficace et neacutecessite par conseacutequent le recours agrave des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee (POA) plus
couteux Le proceacutedeacute fenton est un POA qui permet la deacutegradation (mineacuteralisation) en milieux
aqueux des polluants organiques bio-reacutecalcitrants Dans ce travail nous avons eacutetudieacute la
deacutegradation du colorant bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute fenton Lrsquoutilisation du fer
industriel (proceacutedeacute Fenton classique) a eacuteteacute utiliseacutee comme reacutefeacuterence et des essais de substitution
du fer industriel par le fer extrait de lateacuterites provenant de deux reacutegions du Burkina-Faso ont eacuteteacute
reacutealiseacutes Lrsquoextraction du fer de la lateacuterite a eacuteteacute reacutealiseacutee par une attaque acide avec trois types
drsquoacide lrsquoacide chlorhydrique (HCl) lrsquoacide sulfurique (H2SO4) et lrsquoacide nitrique (HNO3)
Pour le fer industriel plusieurs paramegravetres expeacuterimentaux comme le pH le rapport (R) des
concentrations en peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) et en fer (Fe2+
) (R=
) ont eacuteteacute eacutetudieacutes La
deacutegradation la plus rapide est obtenue agrave un pH = 3 et pour un rapport de concentration R= 5 pour
le fer industriel Pour le fer lateacuteritique la deacutegradation la plus rapide est observeacutee en utilisant
lacide sulfurique Les taux de deacutegradation obtenus sont de 957 au bout de 20 min pour le fer
industriel et de 999 pour le fer extrait de la lateacuterite au bout de 40 mn Lrsquoeacutetude cineacutetique a
montreacute que la reacuteaction de deacutegradation du BM est de pseudo ordre un (1) aussi bien lors de
lrsquoutilisation du fer industriel que du fer extrait de la lateacuterite Lutilisation de la lateacuterite comme une
source de fer largement disponible semble une strateacutegie prometteuse pour limiter les impacts
environnementaux et diminuer le coucirct du proceacutedeacute Fenton (utilisation de mateacuteriaux locaux) le
rendant ainsi plus accessible aux pays en deacuteveloppement
Mots cleacutes Bleu de meacutethylegravene deacutegradation proceacutedeacute fenton lateacuterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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ABSTRAT
Industrial effluents from textile activities often have a poorly biodegradable pollutant content
which impacts on the environment and humans Decontamination by conventional biological or
physical processes is often ineffective and therefore requires the use of advanced oxidation
processes (AOPs) more expensive The Fenton process is a POA that allows complete
degradation (mineralization) in aqueous media of bio-reluctant organic pollutants This work
explores the degradation of methylene blue dye (BM) by fenton process The use of industrial
iron (conventional Fenton process) was used as a reference and tests of substitution of industrial
iron by the iron extracted from laterites coming from two areas in Burkina-Faso were performed
The extraction of iron from laterite was performed by acid attack with three types of acid acid
chlorydric (HCl) acid sulphuric (H2SO4) and acid nitric (HNO3) For industrial iron several
experimental parameters such as pH the concentration ratio of H2O2 and iron R (R=
) were
studied The fastest degradation is obtained at pH 3 and for a ratio R = concentration R =5 for
industrial iron For laterite-derive iron the fastest degradation is observed by using the sulphuric
acid Degradation rates of 957 after 20 min and 999 after 40 min were obtained for
industrial iron and iron extracted from laterite respectively Kinetics study demonstrated that the
BM degradation is a pseudo first order reaction in relation to BM concentration for both
industrial iron and laterite-derived iron The use of widely available laterite as an iron source is
promising to both limit the environmental impacts and improve the cost efficiency of the Fenton
process resulting in a greater affordability in developing countries
Keywords Methylene blue degradation Fentonrsquos reagent laterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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REMERCIEMENT
Le travail de recherches qui fait lrsquoobjet de meacutemoire a eacuteteacute reacutealiseacute au Laboratoire Eau Deacutepollution
Ecosystegraveme et Santeacute (LEDES) de 2IE Jrsquoexprime ma profonde gratitude au Directeur de recherche
le Professeur Hamma YACOUBA et au Directeur du LEDES le Docteur Yacouba KONATE pour
mrsquoavoir accueillie au sein de leurs eacutequipes Je tiens agrave remercier toute lrsquoeacutequipe du laboratoire pour
leur disponibiliteacute leur conseil et la confiance qursquoelle mrsquoa teacutemoigneacute en me donnant une liberteacute
drsquoaction dans la reacutealisation de ce travail en particulier Mr HEMA Sohamai
Jrsquoadresse mes vifs remerciements agrave mes deux encadreurs Dr Hela HAROUI et Dr Yohan
RICHARDSON pour avoir suivi ce travail avec un grand inteacuterecirct Ils ont su me donner un esprit
critique un esprit de discernement une rigueur lors de la reacutealisation des essais et analyses au
laboratoire et de ma reacutedaction Leurs attentions inlassables et leurs enthousiasmes de chercheurs
ont instaureacute une ambiance propice au travail et mrsquoont donneacute gout agrave la recherche Qursquoils soient
assureacutes de ma profonde gratitude
Pour finir crsquoest avec beaucoup de plaisir que jrsquoexprime ma sympathie agrave mes camarades de classe
pour leur bonne humeur leur collaboration leur soutien amical et chaleureux
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Table de matiegravere
DEDICACE i
RESUME ii
ABSTRAT iii
REMERCIEMENT iv
TABLE DE MATIERE v
LISTE DES FIGURES vii
LISTE DES TABLEAUX viii
LISTE DES ABREVIATIONS ix
INTRODUCTION GENERALE 1
CHAPITRE I REVUE BIBLIOGRAPHIQUE 4
I- LES COLORANTS (Caracteacuteristiques classification et toxiciteacute) 4
1- Historique des colorants 4
2- Deacutefinition des colorants 4
3- Classification des colorants syntheacutetiques 4
4- Les colorants aziniques (thiazines) 5
5- Toxiciteacute des colorants 5
6- Proprieacuteteacutes physico-chimiques du bleu de meacutethylegravene 5
II- TRAITEMENT DES REJETS TEXTILES 6
1- Geacuteneacuteraliteacutes sur les meacutethodes de traitements 6
A- Meacutethodes biologiques 7
B- Meacutethodes physiques 7
B1- Coagulation-floculation 8
B2- Filtration membranaire 8
B3- Adsorption sur charbon actif et autres mateacuteriaux 8
C- Meacutethodes chimique 9
2- Procegravedes classiques de traitement des effluents textiles Proceacutedeacutes drsquoOxydation Avanceacutee
(POA) 9
3- Reacuteactif de Fenton (H2O2Fe2+
) 11
III- LA LATERITE 12
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE II MATERIELS ET METHODE 14
I- PRODUITS ET MATERIELS 14
1 Les produits utiliseacutes (Fer industriel H2O2 BM acide lateacuterite) 14
2- Mateacuteriels utiliseacutes 14
II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE 18
1- Preacuteparation de la solution du bleu de meacutethylegravene 18
2- Principe de la spectrophotomeacutetrie UVVisible 18
3- Caracteacuterisation par spectrophotomeacutetrie UVVisible des solutions du BM 19
4- Preacuteparation des solutions de fer 20
5- Preacuteparation des meacutelanges colorant- reacuteactif de Fenton 21
6- Etude cineacutetique de la deacutecoloration du BM 22
CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS 24
I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL 24
1- Effet de pH du milieu 24
2- Effet de la concentration en BM 25
3- Etude spectrophotomeacutetrique UVVisible du bleu de meacutethylegravene 26
4- Effet de la concentration du H2O2 27
5- Effet de la concentration en fer 30
II- UTILISATION DE LATERITE 32
1- Effet des lits de lateacuterites (Dano et Koubri) 32
2- Effet de lrsquoacide sur la lateacuterite (Dano et Koubri) 33
3- Effet de trois types drsquoacides sur la deacutegradation du BM (lateacuterite de Dano et Koubri) 34
4- Etude cineacutetique de deacutecoloration par lrsquoattaque acide (Dano et Koubri) 35
5- Etude comparative entre le traitement du BM en utilisant le rapport R et le fer de la lateacuterite
(Dano et Koubri) 36
CONCLUSION 38
PERSPECTIVES 39
REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE - 40 -
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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LISTE DES FIGURES
Figure 1 Bleu de meacutethylegravene et sa structure chimique 6
Figure 2 Forme incolore du bleu de meacutethylegravene 6
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA) 9
Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI) 13
Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM 15
Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano 17
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri 17
Figure 10 Lit de lateacuterite 21
Figure 11 Attaque acide de la lateacuterite 21
Figure 12 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel 21
Figure 13 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite 22
Figure 14 Reacuteaction de pseudo ordre 1 23
Figure 15 Reacuteaction de pseudo ordre 2 23
Figure 16 Effet du pH 24
Figure 17Effet de la concentration du BM 25
Figure 18 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel 26
Figure 20 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2 28
Figure 21 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM 30
Figure 22 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le fer
industriel 31
Figure 23 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri) 33
Figure 24 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri 33
Figure 25 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri 34
Figure 26 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le fer
extrait de la lateacuterite 35
Figure 27 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel 36
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LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique 10
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes 14
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 16
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
17
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene 19
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm) 20
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t =
20 min) 24
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM 25
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM 26
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2 29
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence
de la variation du H2O2 29
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du
BM en fonction du rapport R 31
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite 33
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri 34
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du
BM en fonction des attaques acides (Dano et Koubri) 35
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LISTE DES ABREVIATIONS
A Absorbance de la lumiegravere (nm)
BM Bleu de meacutethylegravene
C Concentration massique ou molaire en soluteacute (mg L-1
ou Mmol L-1
)
C0 Concentration initiale du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
CA Code Article
CCI Chambre de Commerce et drsquoIndustrie
DBO Demande Biologique en Oxygegravene
DCO Demande Chimique en Oxygegravene
ENH Electrode Normal agrave Hydrogegravene
e- Electron
Fe2+
Fer ferreux
Fe3+
Fer ferrique
H2O2 peroxyde drsquohydrogegravene
H2SO4 Acide sulfurique
HCl Acide chlorhydrique
HNO3 Acide nitrique
I Intensiteacute lumineuse traverseacutee
I0 Intensiteacute initiale lumineuse
kapp constante de vitesse apparente
LEDES Laboratoire Eau Deacutepollution Ecosystegraveme et Santeacute
mL Milli litre
min Minute
nm Nanomegravetre
MΩ Meacutega ohm
OHbull Radicaux hydroxyles
POA Proceacutedeacute drsquoOxydation Avanceacutee
V Vitesse cineacutetique de deacutegradation
UV Ultra-violet
microScm Micro-siemens par cm
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λ Longueur drsquoonde (nm)
α Ordre partiel
τ Rendement ou taux de deacutegradation ()
td Temps de deacutecoloration (min)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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INTRODUCTION GENERALE
Quel que soit le deacuteveloppement de la socieacuteteacute lrsquoeau reste un facteur primordial dans toutes les
couches socio-eacuteconomiques Malheureusement lrsquoeau douce disponible pour les humains et
aussi pour le reste de lrsquoeacutecosystegraveme repreacutesente moins de 1 du volume total drsquoeau sur terre et
la qualiteacute de la partie disponible et potentiellement utilisable par lrsquohomme nrsquoest que de 01
et nrsquoa cesseacute de se deacutegrader et parfois dlsquoune maniegravere irreacuteversible Selon lrsquoONG Water Aiumld 34
millions de personnes au Burkina-Faso nrsquoont pas accegraves agrave lrsquoeau potable
Lrsquoindustrie du textile est lrsquoune des industries la plus consommatrice drsquoeau (par exemple pour
teindre quelques 30 milliards de kilo de tissusan il faut consommer 4 milliards de tonnes
drsquoeauan) et geacutenegravere des rejets constitueacutes de moleacutecules organiques reacutecalcitrantes preacutesentant
geacuteneacuteralement des problegravemes de couleur de concentrations eacuteleveacutees de DBO de DCO de
matiegraveres en suspension ainsi que de toxiciteacute et de conductiviteacute eacuteleveacutees Selon la Banque
mondiale lrsquoindustrie textile est responsable de 17 agrave 20 de la pollution de leau dans le
monde En 2009 les colorants syntheacutetiques ont presque complegravetement supplanteacutes les
colorants naturels La production mondiale des colorants est estimeacutee agrave plus de 800000
tonnesan (Mansour et al 2010) Drsquoapregraves la Chambre de Commerce et drsquoIndustrie du Burkina
(CCI) la quantiteacute de colorants importeacutee au Burkina-Faso est de 79 tonnes en 2012
Ces colorants dans lrsquoensemble sont toxiques de par leur composition et leurs modes
drsquoutilisation Ils sont susceptibles drsquoinduire chez lrsquoHomme des dermatoses voire des cancers
de la peau tant pour les personnes travaillant agrave la teinture des fibres textiles que via la
transpiration pour les personnes portant les vecirctements De plus les effluents non traiteacutes de ces
colorants sont responsable apregraves rejets de la deacutegradation de lrsquoenvironnement (des eaux de
surface et souterraines des sols voire de la veacutegeacutetation) Pour remeacutedier agrave tous ces impacts
neacutegatifs un traitement par deacutecoloration de ces effluents srsquoimpose avant tout rejet dans
lrsquoenvironnement
La deacutecoloration des rejets de lrsquoindustrie textile est souvent difficile car les colorants
organiques ne sont pas deacutegradeacutes par voies conventionnels En effet ces produits sont stables
aux agents oxydants aux rayonnements et reacutesistent fortement agrave la digestion aeacuterobie Pour cela
plusieurs types de traitement ont eacuteteacute deacuteveloppeacutes et testeacutes notamment lrsquoosmose inverse la
preacutecipitationcoagulation des matiegraveres colorantes lrsquoadsorption sur charbon actif la filtration
membranaire (Barclay and Buckley2000) Cependant ces proceacutedeacutes classiques de traitement
ne reacutepondent pas agrave cette attente car ils sont pour la plupart non destructifs et tregraves couteux
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Pour reacutepondre agrave cette faille de nouveaux proceacutedeacutes ont eacuteteacute deacuteveloppeacutes dont les proceacutedeacutes
drsquooxydation avanceacute (POA) qui sont des proceacutedeacutes de traitement oxydatif subdiviseacutes en quatre
groupes(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon
puisse utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et son
potentiel normal drsquooxydoreacuteduction est de 28VENH (Parsons 2004)
Le proceacutedeacute fenton un des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee est une technologie eacuteprouveacutee et
efficace pour la destruction drsquoun grand nombre de polluant organique Cette technique
consiste agrave initier des reacuteactions de deacutecomposition du peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) par des
sels meacutetalliques en vue de geacuteneacuterer des espegraveces radicalaires (OHbull HO2
bull etc) tregraves reacuteactives
Son inconveacutenient majeur est qursquoil neacutecessite une grande quantiteacute de produits chimiques en
phase homogegravene tels que le fer (Fe2+
) qui geacutenegravere un cout suppleacutementaire et conduit agrave la
geacuteneacuteration de grandes quantiteacutes de boues ou agrave la formation de deacuteriveacutes pour le traitement
Lrsquoobjectif de cet meacutemoire est drsquoeacutetudier la deacutegradation du bleu de meacutethylegravene modegravele de
colorant syntheacutetique textile par le proceacutedeacute fenton en remplaccedilant le fer industriel (Fe3+
Fe2+
)
par le fer extrait de la lateacuterite locale en vue de reacuteduire le cout des traitements des effluents
textiles Si cette expeacuterience au laboratoire donne des reacutesultats satisfaisants elle pourrait ecirctre
extrapoleacutee agrave grande eacutechelle et ecirctre une des solutions pour le traitement de rejets textiles par
des mateacuteriaux locaux en Afrique puisque la lateacuterite recouvre environ 33 de continent
africain et est tregraves abondante au Burkina-Faso
Apregraves une introduction geacuteneacuterale ce meacutemoire sera structureacute en trois (03) chapitres
Le premier chapitre sera consacreacute agrave une eacutetude bibliographique sur les colorants les
meacutethodes de traitements des effluents textiles et la lateacuterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Le second chapitre abordera la partie mateacuterielles et meacutethodes Nous deacutecrirons les
protocoles expeacuterimentaux le mateacuteriel et les reacuteactifs employeacutes ainsi que les meacutethodes
expeacuterimentales utiliseacutees
Le troisiegraveme chapitre est consacreacute aux reacutesultats obtenus accompagneacutes drsquoune
discussion afin de comparer nos reacutesultats aux autres eacutetudes faites sur la deacutegradation du
bleu de meacutethylegravene (BM) par drsquoautres mateacuteriaux
Une conclusion geacuteneacuterale ainsi que quelques perspectives seront preacutesenteacutees en fin du
document
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE I REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
I- LES COLORANTS (Caracteacuteristiques classification et toxiciteacute)
1- Historique des colorants
Depuis le deacutebut de lrsquohumaniteacute les colorants appliqueacutes dans pratiquement toutes les activiteacutes
humaines (peinture teinture du papier de la peau et des vecirctements) eacutetaient drsquoorigines naturelles
et veacutegeacutetales Ces colorants sont tous des composeacutes aromatiques qui proviennent essentiellement
des plantes tel que lrsquoalizarine et lrsquoindigo Lrsquoindustrie des colorants syntheacutetiques est neacutee en 1856
quand le chimiste anglais W H Perkin dans une tentative de synthegravese de la quinine artificielle
pour soigner la malaria a obtenu la premiegravere matiegravere colorante syntheacutetique qursquoil appela
mauve (aniline colorant basique) Apregraves la deacutecouverte de la mauve de nouveaux colorants
ont commenceacute agrave paraitre sur le marcheacute (Jaussaud 1993)
Au deacutebut du 20egraveme
siegravecle les colorants syntheacutetiques ont presque complegravetement supplanteacutes les
colorants naturels Selon Mansour et al (2010) la production mondiale des colorants est
estimeacutee agrave plus de 800000 tonnesan
2- Deacutefinition des colorants
Un colorant est une substance coloreacutee qui interagit avec le milieu dans lequel elle est introduite
et le colore en srsquoy dissolvant etou dispersant lui confeacuterant la proprieacuteteacute de teindre Cette
proprieacuteteacute reacutesulte drsquoune affiniteacute particuliegravere entre le colorant et la fibre Selon le type
drsquoapplication et drsquoutilisation les colorants syntheacutetiques doivent reacutepondre agrave un certain nombre
de critegraveres afin de prolonger la dureacutee de vie des produits coloreacutes sur lesquels ils sont appliqueacutes
Ces critegraveres sont la reacutesistance agrave lrsquoabrasion la stabiliteacute photolytique des couleurs la reacutesistance
agrave lrsquooxydation chimique (notamment les deacutetergents) et aux attaques microbiennes(Pagga and
Brown 1986) et (Zawlotzki Guivarch 2004)
3- Classification des colorants syntheacutetiques
Les matiegraveres colorantes se caracteacuterisent par leur capaciteacute agrave absorber les rayonnements lumineux
dans le spectre visible (de 380 agrave 750 nm) La transformation de la lumiegravere blanche en lumiegravere
coloreacutee par reacuteflexion sur un corps ou par transmission ou diffusion reacutesulte de labsorption
seacutelective deacutenergie par certains groupes datomes appeleacutes chromophores la moleacutecule colorante
eacutetant le chromogegravene Dautres groupes datomes du chromogegravene peuvent intensifier ou changer
la couleur due au chromophore ce sont les groupes auxochromes (Barka 2008)
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4- Les colorants aziniques (thiazines)
Les colorants thiazines sont analogues aux colorants oxazines sauf que lrsquoatome de soufre
remplace lrsquoatome drsquooxygegravene dans lrsquoanneau heacuteteacuterocyclique Ces colorants ont un noyau
phenazonium comme chromophore avec des groupes amineacutes en para par rapport au soufre
comme auxochrome Ils ont un intervalle de couleur du vert au bleu et ils sont stables agrave la
lumiegravere Ils sont utiliseacutes dans le domaine du textile meacutedecine pharmacie et biologie
Seulement cinq colorants thiazines sont connus et toujours fabriqueacutes azure A azure B azure C
thionine et bleu de meacutethylegravene
Le colorant thiazine le plus important est le bleu de meacutethylegravene deacutecouvert par Caro en 1876
Colorants doxazines Colorants thiazines
Oxazines
Thiazine
5- Toxiciteacute des colorants
La prise de conscience quant agrave la dangerositeacute de certains colorants a commenceacute vers 1890 ougrave
lrsquoon surveillait essentiellement les teneurs en cuivre en arsenic et en plomb dans les colorants
syntheacutetiques ou mineacuteraux Cependant bien que des toxicologues aient auparavant mis en
eacutevidence chez les animaux le risque de cancer lieacute agrave lrsquoingestion de certains colorants azoiumlques
rouges ce nrsquoest qursquoapregraves la deuxiegraveme (2egraveme
) guerre mondiale que des seacuterieux tests biologiques
ont abouti agrave la remise en cause de la plupart des colorants utiliseacutes Une reacuteglementation plus
exigeante a eacuteteacute instaureacutee en 1960 concernant le test de toxicologique des colorants mis sur le
marcheacute Pour le cas du Burkina-Faso il yrsquoa un deacutecret ndeg2001-185 (article 12) portant
interdiction de rejet dans lrsquoenvironnement de certaines substances canceacuterigegravenes dans
lrsquoenvironnement
6- Proprieacuteteacutes physico-chimiques du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene colorant azinique (thiazine) de la famille basique ou cationique aussi
appeleacute chlorure de bis-(dimethylamino)- 37 phenazathionium est soluble dans lrsquoeau (50 g L-1
) et
moins soluble dans lrsquoalcool (10 g L-1
) Sa formule chimique est C16H18ClN3S une masse molaire
de 319852 g mol-1
se preacutesente sous forme drsquoune poudre cristalline drsquoun bleu fonceacute est un deacuteriveacute
azoteacute (Fig1)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Figure 1 Bleu de meacutethylegravene et sa structure chimique
Il est couramment utiliseacute comme modegravele de contaminant organique en raison de sa structure
moleacuteculaire stable Dans la reacuteaction de reacuteduction le BM se transforme en leuco meacutethylegravene
incolore due agrave la perte du doublet libre de lrsquoazote et introduction drsquoun atome drsquohydrogegravene
Le BM sous sa forme incolore est
(Eq 1)
bleu de meacutethylegravene chlorure de meacutethylthioninium
S
N
N NCl-
hydroxyde de meacutethylthioninium
S
N
N N HO
Figure 2 Forme incolore du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene est le colorant le plus couramment utiliseacute dans la teinture du coton du bois
et de la soie Il peut provoquer des brucirclures oculaires responsables de blessures permanentes aux
yeux de lrsquohomme et des animaux Son inhalation peut donner lieu agrave des difficulteacutes respiratoires
entrainer des cas drsquoaneacutemie apregraves une absorption prolongeacutee et son ingestion par la bouche produit
une sensation de brucirclure provoque des nauseacutees des vomissements transpiration et sueurs
froides abondantes (Ghosh and Bhattacharyya 2002) Il est aussi est toxique pour les algues et
les petits crustaceacutes agrave partir des concentrations de 01 mg L-1
et 2 mg L-1
respectivement (Ounissa
1996 Meink et al 1997)
Le traitement des rejets industriels contenant ce type de colorant srsquoavegravere drsquoun grand inteacuterecirct
II- TRAITEMENT DES REJETS TEXTILES
1- Geacuteneacuteraliteacutes sur les meacutethodes de traitements
Le traitement des rejets textiles compte tenu de leur heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute de composition conduira
toujours agrave la conception drsquoune chaine de traitement assurant lrsquoeacutelimination des diffeacuterents
polluants par des eacutetapes successives La premiegravere eacutetape consiste agrave eacuteliminer la pollution par
lrsquointermeacutediaire de preacutetraitement (deacutegrillage dessablage deacuteshuilage etc) etou de traitement
physique ou physico-chimique assurant une seacuteparation solide-liquide Drsquoapregraves Barclay and
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Buckley (2000) les techniques de deacutepollution intervenant le plus courant en deuxiegraveme eacutetape
dans les industries se divisent en trois cateacutegories
1- Biologique
Traitement aeacuterobie
Traitement anaeacuterobie
2- Physique
Meacutethode de preacutecipitation (coagulation floculation seacutedimentation)
Adsorption (sur charbon actif)
Osmose inverse filtration sur membrane
3- Chimique
Oxydation (oxygegravene ozone oxydants tels que le H2O2 NaOCl)
Reacuteduction (Na2S2O2)
Meacutethode de complexomeacutetrique
Reacutesine eacutechangeuse drsquoions
A- Meacutethodes biologiques
Lrsquoavanceacutee technologique a permis la conception des systegravemes de traitement biologique
perfectionneacutes en se basant sur lrsquoautoeacutepuration naturelle des eaux Ces proceacutedeacutes biologiques se
font selon deux modes traitements en aeacuterobie (en preacutesence de lrsquooxygegravene) et traitement en
anaeacuterobie (les microorganismes deacutegradent la matiegravere organique en absence de lrsquooxygegravene)
Les proceacutedeacutes drsquoeacutepuration par voie biologique sont baseacutes sur la transformation microbienne des
colorants La plupart des colorants azoiumlques sont tregraves stables et non biodeacutegradables Beaucoup
drsquoeacutetudes ont deacutemontreacute la biodeacutegradation partielle ou complegravete de certains colorants par voie
biologiques (Adnosinda et al 2003) et (Lopez et al 2004) Mecircme si ces techniques sont
adapteacutees agrave un nombre de polluants organiques elles ne sont pas toujours applicables sur les
effluents textiles industriels en raison de fortes concentrations de polluants de leur toxiciteacute qui
entrainent la destruction des microorganismes ou des boues biologiques agrave traiter
B- Meacutethodes physiques
Lorsque les eaux useacutees ne se precirctent pas agrave une deacutepollution par voie biologique (effluent peu ou
pas biodeacutegradable tempeacuterature trop faible valeurs extrecircmes de pH preacutesence de toxiques)
des proceacutedeacutes physico-chimiques classiques permettent de compenser soit en se substituant
totalement agrave lrsquoeacutepuration par voie biologique soit en traitement compleacutementaire On peut citer
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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par exemple la coagulation-floculation suivie drsquoune deacutecantation (clarification) lrsquoadsorption sur
charbon actif lrsquoeacutechange drsquoions ou la filtration membranaire
B1- Coagulation-floculation
Sous le terme de coagulationndashfloculation on entend tous les processus physico-chimiques par
lesquels des particules colloiumldales ou des solides en fine suspension sont transformeacutes par des
floculants chimiques en espegraveces plus visibles et seacuteparables (les flocs) Les flocs formeacutes sont
ensuite seacutepareacutes par deacutecantation et filtration puis eacutevacueacutes Les coagulants inorganiques tels que
lrsquoalun (Al2(SO4)314H2O) donnent les reacutesultats plus que satisfaisants pour la deacutecoloration des
effluents textiles contenant des colorants disperseacutes de cuve et soufreacutes mais sont totalement
inefficaces pour les colorants azoiumlques acides et basiques (Barclay and Buckley 2000) et
(Vendevivere et al 1998) Par ailleurs la coagulationndashfloculation ne peut ecirctre utiliseacutee pour les
colorants fortement solubles dans lrsquoeau comme le cas du BM
Le principal deacutesavantage de cette technique est qursquoelle geacutenegravere une importante quantiteacute de boue
entrainant des investissements suppleacutementaires
B2- Filtration membranaire
Dans ce proceacutedeacute les polluants sont retenus par une membrane semi permeacuteable dont le diamegravetre
des pores est infeacuterieur agrave celui des moleacutecules agrave eacuteliminer Cette technique est largement utiliseacutee
dans le domaine de lrsquoeau potable et le dessalement La filtration sur membrane sous lrsquoeffet
drsquoune pression hydraulique se deacutecline en microfiltration lrsquoultrafiltration la nano filtration et
lrsquoosmose inverse Parmi les quatre types de proceacutedeacutes la nano filtration et lrsquoosmose inverse sont
les plus adapteacutes agrave la reacuteduction partielle de la couleur et des petites moleacutecules organiques
(Taylor and Jacobs 1996) (Calobro et al 1990) En effet la nano filtration srsquoapplique surtout
au traitement des bains de teinture de colorants reacuteactifs en agissant comme un filtre moleacuteculaire
tandis que la microfiltration retient les mateacuteriaux colloiumldaux tels que les colorants disperseacutes ou
de cuve gracircce agrave une laquomembrane eacutecranraquo (Van der Bruggen et al 2003) Lrsquoultrafiltration ne
srsquoapplique qursquoagrave la reacuteduction de DCO et des solides en suspension (Anselme and Jacobs 1996)
et nrsquoest reacuteellement efficace qursquoen combinaison avec la coagulationfloculation
B3- Adsorption sur charbon actif et autres mateacuteriaux
Le polluant est transfeacutereacute de la phase liquide vers la phase solide lors de lrsquoadsorption Le
charbon actif eacutetant consideacutereacute comme lrsquoadsorbant le plus efficace pour la reacuteduction de la
couleur est limiteacute pour lrsquoeacutelimination de certains colorants Seuls les cationiques colorant agrave
mordant disperseacutes ou dits de cuve sont eacutelimineacutes par cette technique (Raghavacharya 1997)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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C- Meacutethodes chimique
Les techniques drsquooxydation chimiques sont geacuteneacuteralement appliqueacutees quand les proceacutedeacutes
biologiques sont inefficaces Elles peuvent ecirctre ainsi utiliseacutees pour les proceacutedeacutes biologiques en
eacutetapes de preacutetraitement afin de diminuer la charge polluante Lrsquooxydation chimique est
eacutegalement appliqueacutee pour le traitement des organiques dangereux preacutesents en faibles
concentrations et des effluents chargeacutes de constituants reacutesistants aux meacutethodes de
biodeacutegradation Le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) le Cl2 et O3 sont les reacuteactifs les plus souvent
utiliseacutes pour ce type de traitement Le H2O2 est un oxydant moyennement fort et son application
pour le traitement des polluants organiques et inorganiques est bien eacutetablie (Neyens et al
2003) Mais lrsquooxydation par H2O2 nrsquoest pas suffisamment efficace pour de fortes concentrations
en colorant Hamada et al (1998) ont proposeacute de traiter les colorants azoiumlques par hypochlorure
de sodium Cependant si la moleacutecule initiale est deacutetruite les halogegravenes sont susceptibles de
former des trihalomeacutethanes comme sous-produits de deacutegradation lesquels sont canceacuterigegravenes
pour lrsquoHomme
Drsquoougrave la neacutecessiteacute drsquoutiliser des produits drsquooxydation encore plus performant comme les
proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutes (POA)
2- Procegravedes classiques de traitement des effluents textiles Proceacutedeacutes drsquoOxydation
Avanceacutee (POA)
Lrsquoindustrialisation intensive qui a vu le jour au cours du dernier siegravecle a causeacute lrsquoapparition dans
lrsquoenvironnement de polluants eacutemergents reacutefractaires qui sont reconnus canceacuterigegravenes et
mutagegravenes Dans lrsquooptique de limiter la pollution de lrsquoenvironnement des strateacutegies de
traitement efficaces et eacutecologiques ont eacuteteacute deacuteveloppeacutees Parmi ces strateacutegies se trouve
lrsquoapplication des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee (POA) Figure 3
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Il srsquoagit de proceacutedeacutes de traitement oxydatif qui peuvent ecirctre subdiviseacutes en quatre groupes
(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse
utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et reacutepondent aux
critegraveres suivant (Suty et al 2003)
Ne pas induire de pollution secondaire
Non toxique
Non corrosif pour les eacutequipements
Etre le plus rentable possible
Etre relativement le plus simple agrave manipuler
Les OHbull sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse utiliser dans le domaine des
eaux et des effluents industriels avec une vitesse drsquooxydation (109
fois plus eacuteleveacutee) agrave celle de
lrsquoozone et son potentiel drsquooxydation est de 28 VENH (Parsons 2004) Tableau 1
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique
Oxydant Pouvoir oxydant Edeg (VENH)
OHbull 280
Oo 242
O3 207
H2O2 (milieu acide) 178
Cl2 136
O2 123
Plusieurs secteurs ont utiliseacutes ces proceacutedeacutes pour traiter leurs eaux par exemple Parsons (2004)
lrsquoa utiliseacute pour le traitement des eaux de surface et souterraines Martinez-Huitle and Ferro
(2006) lrsquoont utiliseacute pour le traitement des eaux industrielles Hayet (2011) lrsquoa testeacute dans
lrsquoeacutelimination du 4- chloropheacutenol Hsing et al (2007) et Wu and Chang (2006) ont lrsquoutiliseacute pour
deacutecolorer les eaux des industries textiles Bouafia (2010) a utiliseacute le proceacutedeacute drsquooxydation
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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avanceacutee baseacutee sur le reacuteactif de fenton pour deacutegrader les colorants textiles Derradji (2012) a
coupleacute le POA avec un traitement biologique pour le traitement des eaux useacutees industrielles
3- Reacuteactif de Fenton (H2O2Fe2+
)
Fenton avait deacutecrivit agrave la fin du XIX egraveme
siegravecle que le fer ferreux (Fe2+
) favorisait fortement
lrsquooxydation de lrsquoacide maleacuteique par le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) en milieu acide (Fenton
1894) Des travaux ulteacuterieurs ont montreacute que la combinaison de H2O2 et de Fe2+
nommeacute
laquo Reacuteactif de Fenton raquo eacutetant un oxydant efficace pour une grande varieacuteteacute de substrats
organiques notamment les pheacutenols les pesticides les aromatiques polycycliques et des
colorants en particulier les azoiumlques (Spadaro et al 1994 Benitez et al 2001 De Heredia et
al 2001) Quarante (40) ans plus tard Haber and Weiss (1934) identifiaient le radical
Hydroxyl comme eacutetant lrsquoespegravece oxydante de la reacuteaction preacutesenteacutee ci-dessous et communeacutement
appeleacutee reacuteaction de Fenton
(Eq2)
Le fer ferrique geacuteneacutereacute peut ensuite reacuteagir avec le peroxyde drsquohydrogegravene pour redonner le fer
ferreux
(Eq3)
La vitesse de deacutecomposition de H2O2 par le Fer II augmente lorsque le pH augmente (le 5) car
dans cette gamme de pH la forme preacutedominante Fe(OH) 2+
est beaucoup plus reacuteactive que lrsquoion
Fe2+
(Kuo 1992)
Lrsquoeacutetude de la deacutepollution des effluents textiles coloreacutes par le proceacutedeacute Fenton (systegraveme H2O2
Fe2+
) a eacuteteacute reacuteveacuteleacutee tregraves efficace et plusieurs eacutetudes ont montreacute que le taux de mineacuteralisation des
colorants syntheacutetiques augmente avec lrsquoaugmentation des doses des reacuteactifs et du temps de
reacuteaction Le rapport des reacuteactifs R =
et le rapport
joue aussi un rocircle important
dans la vitesse de deacutegradation de colorants de deacutepart et sur le taux de mineacuteralisation (Kuo
1992)
Le proceacutedeacute Fenton possegravede trois (03) caracteacuteristiques attractives pour le traitement des
composeacutes organiques (Redha 2011)
Les radicaux hydroxyles OHbull produits reacuteagissent tregraves rapidement (10
9 fois plus reacuteactif
que le O3)
Les reacuteactifs sont simples agrave manipuler et sans danger pour lrsquoenvironnement
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Les produits finaux de deacutegradation (H2O CO2 ions mineacuteraux et hydroxydes ferriques)
nrsquointroduisent pas une pollution suppleacutementaire
Le proceacutedeacute de Fenton est composeacute geacuteneacuteralement de quatre eacutetapes principales ajustement du
pH oxydation neutralisation et coagulationpreacutecipitation Pour lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute la
reacuteaction de fenton ne peut se produire qursquoagrave un pH voisin ou eacutegal agrave 3 ce qui reacutesulte un ajout des
solutions acides Au-delagrave des valeurs de pH comprises entre 3 et 4 le fer (Fe2+
ou Fe3+
) est
susceptible de preacutecipiter et former des hydroxydes de fer induisant ainsi une faible activiteacute
catalytique Le milieu doit ecirctre approvisionneacute drsquoune maniegravere continue Ce qui peut alourdir les
couts de traitement
Le proceacutedeacute Fenton est consideacutereacute aujourdrsquohui comme le proceacutedeacute dont sa mise en œuvre est facile
et plus utiliseacute dans le monde pour le traitement drsquoeffluents industriels textiles mais le proceacutedeacute
est limiteacute par le manque de geacuteneacuteration du catalyseur qui neacutecessite geacuteneacuteralement un apport
constat en reacuteactif et qui contraint de ce fait agrave lrsquoapprovisionner en continu le milieu en peroxyde
drsquohydrogegravene (H2O2) tregraves couteux
III- LA LATERITE
Le Burkina-Faso est un pays de lrsquoAfrique occidentale avec une superficie de 274 000 kmsup2 et le
recouvrement lateacuteritique est un caractegravere dominant des paysages peacuteneacuteplaines ou tabulaires qui
caracteacuterisent sa plus grande partie Les lateacuterites se preacutesentent sous forme de plateaux eacutetendus
buttes teacutemoins cuirasses indureacutes etc Lrsquoeacutepaisseur de ces lateacuterites varie selon la nature des
formations sur lesquelles elles se reposent
La lateacuterite (du latin later brique) est une roche rouge ou brun qui se forme par alteacuteration des
roches sous les climats tropicaux Elle est constitueacutee du fer (Limonite ferrihydrite geothite
heacutematite) drsquoaluminium (Gibbsite cliachite boehmite) de titane de manganegravese et de
silicium On la trouve surtout en domaine intertropical et recouvre 33 des continents
Pour lrsquoeacutetude de la deacutegradation du colorant BM nous avons utiliseacute deux types de lateacuterite
provenant lrsquoune de la reacutegion de Koubri dans le Centre et contenant 314 de fer et lrsquoautre dans
la reacutegion Sud-Ouest du Burkina-Faso contenant 447 pour le traitement (Figure 4) Ces
lateacuterites ont eacuteteacute caracteacuteriseacutees au Laboratoire CRISMAT (Centre National de Recherche et de
Technologie Mateacuteriaux ENSI Caen) en France
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI)
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE II MATERIELS ET METHODE
Lrsquoutilisation des substances organiques dans lrsquoindustrie sans traitement est la deacutegradation de la
qualiteacute des eaux qui se reacutepercute sur la santeacute de lrsquoecirctre humain Dans ce chapitre nous allons voir
les produits et mateacuteriels ainsi que la meacutethodologie expeacuterimentale utiliseacutes pour la deacutegradation du
colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute Fenton en phase homogegravene en utilisant le fer
industriel puis le fer extrait de la lateacuterite
Nous preacutesentons en premier lieu la technique du dosage du BM et les reacuteactifs utiliseacutes pour la
deacutegradation de notre colorant Nous eacutevoquons les techniques de caracteacuterisation de la lateacuterite par
diffraction des rayons X et analyse quantitative
I- PRODUITS ET MATERIELS
1 Les produits utiliseacutes (Fer industriel H2O2 BM acide lateacuterite)
Pour lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite nous avons utiliseacute
certains reacuteactifs qui sont illustreacutes dans le tableau 2
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes
Produits Fournisseur Qualiteacute
Bleu de meacutethylegravene Fluka 96
Peroxyde drsquohydrogegravene
(H2O2)
Preacutepareacute par
Laboratoires Gilbert (CA 655-
301-3)
9
Acide sulfurique (H2SO4) Sigma-Aldrich (CA 7664-93-9) 95-97
Sulfate ferreux (FeSO4
7H2O
Fluka Chemika (CA44990) 98
Hydroxyde de Sodium
NaOH
Sigma Aldrich 32
Eau ultra-pure ou Milli-Q Polisseur drsquoeau du LEDES 0055 microScm ou 183
MΏ
2- Mateacuteriels utiliseacutes
Les mateacuteriels utiliseacutes pour les suivis cineacutetiques de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite sont la spectrophotomeacutetrie DR 5000 la lateacuterite et les trois types drsquoacides
lrsquoacide sulfurique lrsquoacide chlorhydrique lrsquoacide nitrique pour lrsquoextraction du fer de la lateacuterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM
Les eacutechantillons de lateacuterites utiliseacutees lors de ce travail ont eacuteteacute caracteacuteriseacutes au Laboratoire
CRISMAT (Centre National de Recherche Technologique Mateacuteriaux ENSI Caen) en France Ils
proviennent de deux reacutegions du Burkina-Faso (Dano et Koubri) contiennent respectivement 44
7 et 314 de fer et ont eacuteteacute obtenus par les analyses en diffraction des rayons X (DRX) et en
microscopie eacutelectronique agrave balayage (MEB)
Le principe de lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS
Lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS est une analyse quantitative en des points ou zones speacutecifiques dun
eacutechantillon en utilisant la spectromeacutetrie agrave seacutelection deacutenergie (EDS)
Son principe est que par lintermeacutediaire dun canon agrave eacutelectrons un faisceau deacutelectrons est envoyeacute
sur leacutechantillon En contact avec la matiegravere ces eacutelectrons interagissent de diffeacuterentes faccedilons
Le MEB-EDS du laboratoire va permettre dexploiter trois informations distinctes dont deux qui
vont ecirctre traduites en images
-Une image en eacutelectrons secondaires (SE) qui naicirct dune interaction entre les eacutelectrons du
faisceau et les eacutelectrons des couches eacutelectroniques de latome et qui nous donnera une
information topographique de leacutechantillon
- Une image en eacutelectrons reacutetrodiffuseacutes (BSE) qui reacutesulte de linteraction entre les eacutelectrons du
faisceau le noyau et le nuage eacutelectronique de latome et qui permettra de creacuteer une image par
contraste chimique
- Une troisiegraveme information que lon obtient est une analyse eacuteleacutementaire le microscope
eacutelectronique agrave balayage eacutetant coupleacute agrave un deacutetecteur de rayons X agrave dispersion deacutenergie
Le principe de lrsquoanalyse par Diffraction Rayon X (DRX)
La diffraction des rayons X est une technique danalyse fondeacutee comme son nom lrsquoindique sur la
diffraction des rayons X sur la matiegravere La diffraction des rayons X est un pheacutenomegravene
dinterfeacuterence constructive qui se produit quand un faisceau de rayons X (onde
eacutelectromagneacutetique) peacutenegravetre dans un cristal (empilement peacuteriodique datomes) Il peut donc
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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apparaitre quand on place un monocristal un poly-cristal ou une poudre devant une source de
rayons X Lemplacement des faisceaux diffracteacutes nous informe sur la peacuteriodiciteacute du (des) cristal
tandis que lintensiteacute de ces faisceaux nous informe sur la nature et la position des atomes
contenus dans le cristal La position des intensiteacutes diffracteacutees nous renseignera sur la taille de la
maille tandis que lintensiteacute nous permettra de calculer la position des atomes dans la maille
ainsi que leur nature Les proprieacuteteacutes chimiques ou physiques dun mateacuteriau deacutependent de la
position et la nature des atomes du cristal
Les caracteacuteristiques du diffractomegravetre des eacutechantillons de la poudre de lateacuterite analyseacutee sur un
diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 eacutequipeacute drsquoun monochromateur avant et drsquoun deacutetecteur Lynx-
Eye sont rassembleacutees dans le tableau et figures ci-dessous
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Position initiale [deg2Th] 10 0050
Position finale [deg2Th] 99 9910
Taille [deg2Th] 00110
Temps drsquoeacutetape de balayage [s] 1170
Fente de divergence Fixed
Fente de divergence [mm] 2
Tempeacuterature de mesure [degC] 21
Mateacuteriel drsquoanode Cu
K Alpha 1 [Aring] 154060
Geacuteneacuterateur 40 mA 40 kV
Monochromateur de rayon incident Oui
Rotation Non
Ouverture de deacutetecteur [deg] 35
Deacutetecteur de discrimination LL [V] 017
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Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri
Les diffeacuterentes phases des eacutechantillons de lateacuterites par lrsquoanalyse en diffraction RX sont
reacutecapituleacutees sur ce tableau
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
Phase Koubri Dano
-massique -massique
Phase majoritaire Kaolinite 333 36
Quartz 326 161
Deuxiegraveme sous-ensemble de phase Goethite FeO(OH) 211 352
Heacutematite Fe2O3 73 63
Ferrite
(fer-alpha)
3 32
Phase anatase TiO2 27
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II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE
1- Preacuteparation de la solution du bleu de meacutethylegravene
La solution megravere du BM de concentration 1 g L-1
a eacuteteacute preacutepareacutee en mettant les cristaux dans un
litre drsquoeau distilleacutee Les solutions standard pour lrsquoeacutetablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage ont
eacuteteacute obtenues par des dilutions successives jusqursquoaux concentrations deacutesireacutees
Le suivi de lrsquoeacutevolution de la concentration du BM au cours du temps est fait par
spectrophotomeacutetrie UVVisible
2- Principe de la spectrophotomeacutetrie UVVisible
La spectrophotomeacutetrie est une technique analytique quantitative qui consiste agrave mesurer
lrsquoabsorbance ou la densiteacute optique drsquoune substance chimique donneacutee en solution La meacutethode
repose sur la loi de Beer-Lambert qui eacutenonce
Lorsqursquoune substance absorbe de la lumiegravere dans le domaine de lrsquoultra-violet et du
visible lrsquoeacutenergie absorbeacutee provoque des perturbations dans la structure eacutelectronique des
atomes ions ou moleacutecules Un ou plusieurs eacutelectrons utilisent cette eacutenergie pour sauter
drsquoun niveau de basse eacutenergie agrave un niveau de plus haute eacutenergie Ces transitions
eacutelectroniques se font dans le domaine de 350 agrave 800nm pour le visible et entre 200 agrave 350
nm pour lrsquoultra-violet
Un milieu homogegravene traverseacute par la lumiegravere absorbe une partie de celle-ci les
diffeacuterentes radiations constituant le faisceau incident sont diffeacuteremment absorbeacutees
suivant leur longueur drsquoonde et les radiations transmisses sont alors caracteacuteristiques du
milieu
Soit un rayon lumineux monochromatique de longueur drsquoonde λ traversant un milieu
homogegravene drsquoeacutepaisseur l Le taux de deacutecroissance de lrsquointensiteacute lumineuse en fonction de
lrsquoeacutepaisseur du milieu absorbant est donneacute par la loi de Lambert
A= log (
) (Eq4)
Avec
I0 intensiteacute initiale de la lumiegravere traverseacutee
I intensiteacute de la lumiegravere transmise
A absorbance
La spectrophotomeacutetrie UVVisible permet de suivre la deacutecoloration des solutions gracircce aux
absorbances qui eacutevoluent en fonction du temps de traitement Elle permet eacutegalement de suivre
lrsquoeacutevolution des ions gracircce agrave leurs diffeacuterents dosages
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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3- Caracteacuterisation par spectrophotomeacutetrie UVVisible des solutions du BM
a- Deacutetermination des longueurs drsquoondes drsquoabsorption maximale
Le spectre drsquoabsorbance du BM a eacuteteacute balayeacute entre 200 et 800 nm afin de suivre quantitativement
sa concentration Les pics de notre colorant sont obtenus agrave 661nm et 291nm (fig 8) Les
diffeacuterentes absorbances ont eacuteteacute deacutetermineacutees et une courbe deacutetalonnage a eacuteteacute traceacutee en utilisant
des solutions standard variant de 0 agrave 8 mg L-1
pour les deux longueurs drsquoondes
Figure 8 Spectre du Bleu de meacutethylegravene
b- Etablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage du BM
La concentration [Fx] des solutions eacutetalon varie de 1 agrave 8 mg L-1
Les volumes agrave preacutelever sont
calculeacutes en appliquant lrsquoeacutequation suivante
(Eq5)
Avec [Fx] - Concentration de lrsquoeacutetalon
Vx - Volume drsquoeacutetalon agrave preacuteparer
[M] - Concentration de la solution megravere
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene
Solution Zero 1 2 3 4 5
Concentration [mgL-1] 0 2 3 4 6 8
Volume neacutecessaire [mL] 0 02 03 04 06 08
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Pour tracer la courbe drsquoeacutetalonnage nous avons introduit les diffeacuterents volumes dans des fioles de
100 mL ensuite nous avons compleacuteteacute agrave lrsquoeau distilleacutee jusqursquoau trait de jauge On a mis la
spectrophotomeacutetrie en marche et proceacutedeacute agrave la lecture du blanc puis successivement des solutions
eacutetalons
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm)
Solution 0 1 2 3 4 5
Con (mg L-1
) 0 2 3 4 6 8
Absorbance (nm) pour λ = 661 0 085 13 18 23 3
Absorbance (nm) pour λ = 291 0 04 06 09 12 17
Figure 9 Courbe deacutetalonnage (λmax = 661 nm et λmax = 291 nm) variation de labsorbance en
fonction de la concentration du BM
4- Preacuteparation des solutions de fer
a- Solution de fer industriel
Le reacuteactif utiliseacute est le sulfate ferreux ou sulfate de fer (II) drsquoune poudre blanchacirctre agrave lrsquoeacutetat
anhydre dont la formule est FeSO4 7H2O Pour la preacuteparation du Fe2+
de concentration 3 g L-1
nous avons verseacute 3 g du sulfate ferreux anhydre dans une fiole de 1 L contenant 500 mL drsquoeau
milli-Q puis ajouter une (1) goutte drsquoacide sulfurique (H2SO4) concentreacute agrave 98 dans la fiole et
laisser agiter pendant 30 secondes Apregraves compleacuteter jusqursquoau trait de jauge et placer sous
agitation durant 1 h jusqursquoagrave lrsquoobtention drsquoune solution de couleur rouge brique
b- Solution de fer de la lateacuterite
Pour la deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite les solutions de la lateacuterite
ont eacuteteacute preacutepareacutees de la maniegravere suivante
Pour le lit de lateacuterite nous avons preacuteleveacute
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
Compleacuteter drsquoeau milli-Q (eau ultra pure) jusqursquoau trait de jauge
y = 03938x
Rsup2 = 09869
0
05
1
15
2
25
3
35
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
661nm
y = 02094x
Rsup2 = 09972
0
02
04
06
08
1
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
291 nm
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Ajuster par la suite le pH de la solution agrave 3 avec lrsquoacide sulfurique (concentreacute agrave
95-97)
Figure 8 Lit de lateacuterite
Pour la lateacuterite attaqueacute par de lrsquoacide concentreacute pour lrsquoextraction du Fer
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
30 m L drsquoacide (HClHNO3H2SO4)
Ajouter avec prudence 20 mL drsquoeau milli-Q pour avoir 50 mL de solution
Preacutelever le surnageant pour le traitement du bleu de meacutethylegravene
Figure 9 Attaque acide de la lateacuterite
5- Preacuteparation des meacutelanges colorant- reacuteactif de Fenton
Lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM srsquoest faite par trois diffeacuterentes eacutetapes
Une solution du BM est soumise agrave un traitement par proceacutedeacute Fenton en utilisant du H2O2
et le fer industriel (Fe2+
) ajustement du pH agrave 3 (Fig12)
Figure 10 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Pour la deacutegradation du BM en utilisant la lateacuterite deux eacutetapes ont eacuteteacute imageacutes lrsquoune par
un lit de lateacuterite et lrsquoautre par la lateacuterite attaqueacutee par trois types drsquoacides (Fig13)
Figure 11 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite
6- Etude cineacutetique de la deacutecoloration du BM
Nous avons deacutetermineacute la cineacutetique de deacutecoloration agrave partir des valeurs des absorbances trouveacutees
agrave 661nm La deacutetermination de la constante de vitesse kapp permet de donner un ordre de
grandeur de la vitesse Expeacuterimentalement on peut montrer que la vitesse de reacuteaction bilan du
BM srsquoeacutecrit de la maniegravere suivante
Bleu de meacutethylegravene + OHbull rarr sous-produit du bleu de meacutethylegravene (Eq6)
Pour la cineacutetique drsquoordre 1
V = -
= kapp (Eq7) reacuteaction de pseudo ordre un laquo1 raquo
Avec
V vitesse de deacutegradation catalytique (mg L-1
h-1
)
kapp constante apparente de deacutegradation (min ou h-1
)
[BM] concentration du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
t temps de reacuteaction (h)
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
Ln (
) = kapp t (Eq8)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 12 Reacuteaction de pseudo ordre 1
Pour la cineacutetique drsquoordre 2
V = -
= kapp (Eq9) reacuteaction de pseudo ordre un laquo2 raquo
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
int
= - int
(Eq10)
(Eq11)
Figure 13 Reacuteaction de pseudo ordre 2
Pour le calcul des rendements ou taux drsquoabattement (τ) agrave lrsquoissu des eacutetudes cineacutetiques de
deacutegradation du BM nous avons utiliseacute cette formule ci-dessous
τ =
(Eq12)
Rsup2 = 09863
-070
-060
-050
-040
-030
-020
-010
000
0 2 4 6 8
ln (C
Co)
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 1
Rsup2 = 09499
0
0005
001
0015
002
0025
003
0 2 4 6 8
1C
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 2
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS
I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL
Tous les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave tempeacuterature ambiante (25degC) Les concentrations du bleu de
meacutethylegravene choisies pour lrsquoexpeacuterience sont 10 et 40 mg L-1
1- Effet de pH du milieu
Etant donneacute que le proceacutedeacute Fenton est baseacute sur lrsquoeffet catalytique du Fer et plus preacuteciseacutement
du Fe2+
il nous est paru neacutecessaire de commencer lrsquoeacutetude par la deacutetermination du pH
optimale pour le proceacutedeacute Lrsquoajustement du pH du milieu srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoune solution
drsquoacide sulfurique Ce choix est justifieacute par lrsquoexistence deacutejagrave au sein de la solution des ions
2-
suite agrave lrsquoaddition du Fe2+
sous la forme de FeSO4 7H2O
Les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes avec une concentration en BM de 20 mg L-1
un rapport R = 15
correspondant agrave des concentrations de 6 et 040 mg L-1
en H2O2 et Fe2+
respectivement et
pour des valeurs de pH variant entre 3 et 5 Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacute sur figure 16
Figure 14 Effet du pH
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t = 20
min)
pH Rendement ()
3 96
35 5245
4 6156
5 5509
000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 5 10 15 20
[BM
] m
gL
ˉˡ
temps de deacutegradation (mn)
pH = 3
pH = 35
pH = 4
pH = 5
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Drsquoapregraves le tableau preacutecegravedent nous observons que le pH favorable pour la deacutegradation du BM
par le proceacutedeacute Fenton est pH = 3 avec un taux de deacutegradation de 96 au bout de 20 min
De nombreux travaux sur les proceacutedeacutes Fenton ont montreacute que le pH 3 semble ecirctre la meilleure
valeur pour une deacutegradation optimale des polluants organique ((Tang and Huang 1996 Kuo
and Lo 1999) Pour la suite du travail nous adopterons deacutesormais cette valeur de pH
2- Effet de la concentration en BM
Nous avons traiteacute agrave un pH = 3 et agrave 25degC deux solutions du BM de concentration diffeacuterentes
(10 mg L-1
et 40 mg L-1
) en fixant les concentrations de Fe2+
agrave 134 mg L-1
et celle du H2O2 agrave
6 mg L-1
(figure 17)
Figure 15Effet de la concentration du BM
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM
[BM] mg L-1
Rendement () Temps de
deacutecoloration (min)
10 9738 8
40 9565 14
Nous avons constateacute que la concentration du BM de concentration 10 mg L-1
srsquoest deacutegradeacutee
rapidement et complegravetement avec un temps de deacutecoloration (td) de 8 min tandis que celle de
40 mg L-1
est plus lente avec un td de 14 min Donc plus la solution est concentreacutee plus le
temps de deacutegradation est important
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La cineacutetique de deacutecoloration du colorant BM de concentrations respectives de 10 et
40 mg L-1
obeacuteit agrave la loi cineacutetique de pseudo premier
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM
Solution kapp
BM = 10 mg L-1
028
BM = 40 mg L-1
010
La deacutetermination de la constante apparente de vitesse montre eacutegalement que cette derniegravere
varie en fonction de la concentration en BM En effet la valeur de kapp est deux fois plus
supeacuterieure pour une concentration en BM de 10 mg L-1
que pour celle de 40 mg L-1
3- Etude spectrophotomeacutetrique UVVisible du bleu de meacutethylegravene
Figure 16 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel
Une solution du bleu de meacutethylegravene de concentration 40 mg L-1
est soumise agrave un traitement par
proceacutedeacute Fenton en utilisant 6 mg L-1
de H2O2 et le fer industriel agrave une concentration de 134
mg L-1
Des preacutelegravevements ont eacuteteacute effectueacutes agrave des intervalles reacuteguliers de temps afin de suivre
lrsquoeacutevolution de la deacutegradation par Spectrophotomeacutetrie Lrsquoanalyse spectromeacutetrique des
eacutechantillons est effectueacutee par un balayage du spectre UV-Visible entre 200 et 800 nm (figure
18)
Nous remarquons que plus le temps de traitement est important plus le pic drsquoabsorbance dans
le visible agrave 661 diminue drsquointensiteacute pour srsquoannuler complegravetement agrave partir du 30 min Par
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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contre le pic dans le domaine UV agrave 291 il diminue certes drsquointensiteacute mais ne srsquoannule pas
mecircme apregraves 45 min de traitement
Ce reacutesultat nous permet de conclure que le proceacutedeacute Fenton permet une deacutegradation partielle
de la moleacutecule du BM au bout de notre temps de reacuteaction Drsquoapregraves Cao et al (1999) les pics
appartenant aux domaine drsquoUV entre 200 et 260 sont relatives au cycle benzegravene mono ou
poly substitueacute Ceci revient agrave dire que la deacutegradation du BM passe par deux eacutetapes
Deacutegradation du groupement fonctionnel de la moleacutecule du BM (λ = 661 nm) crsquoest agrave
dire que la rupture de lrsquoheacuteteacuterocycle central entraine la perte des conjugaisons des deux
lateacuteraux ce qui explique la deacutecoloration plus ou moins rapide de la solution
La deacutegradation des cycles benzegravene persistant en solution est beaucoup plus lente
puisque lrsquointensiteacute de ce pic (λ = 291 nm) diminue mais ne srsquoannule pas alors que la
solution est claire On peut dire eacutegalement que cette deacutegradation des cycles benzegravene
persistants est due au temps de reacuteaction trop court
4- Effet de la concentration du H2O2
a) En Absence de Fer
En utilisant deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
nous
avons varieacute les concentrations du H2O2 de 1 agrave 6 mg L-1
en absence du fer agrave un pH = 3 et agrave
tempeacuterature ambiante Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacutes sur la figure ci-dessous
Figure 19 Deacutegradation du BM par H2O2 seul
Quel que soit la concentration du BM 10 mg L-1
ou 40 mg L-1
lrsquoeffet du H2O2 sur la
deacutegradation du colorant est pratiquement nulle En effet apregraves un temps arbitraire de 20 min
de traitement on remarque un taux drsquoabattement de 17 pour la concentration en BM de 10
mg L-1
alors qursquoil est nul pour une concentration initiale de 40 mg L-1
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Il est donc clair que le pouvoir oxydant du H2O2 nrsquoest pas assez suffisant pour pouvoir
deacutegrader le BM En effet le H2O2 agrave un pouvoir oxydant de Edeg = 176 VENH par contre
celui drsquoOHbull est de 28 VENH
La mecircme conclusion a eacuteteacute observeacute par Naima (2008) sur lrsquoutilisation du H2O2 seul dans le
traitement des huiles drsquoolive (margines) Le reacutesultat a donneacute que le H2O2 seul pour des valeurs
de concentrations 3 et 20 g L-1
ne peut eacuteliminer totalement la margine de lrsquoeffluents drsquohuilerie
drsquoolive de concentration initiale de 1 g L-1
la moyenne de taux drsquoabattement obtenue ne
deacutepasse pas la valeur de 32 Yameogo (2013) a remarqueacute eacutegalement que lrsquoutilisation du
H2O2 seul nrsquoa eu aucune influence sur la deacutegradation de lrsquoamarante par proceacutedeacute photo-fenton
et heacuteteacuterogegravene avec charbon actif la concentration nrsquoa pas varieacute tout au long du traitement
b) En preacutesence du Fer
Lrsquoefficaciteacute du traitement est donc tributaire de lrsquoexistence de deux entiteacutes H2O2 et Fe2+
En
effet Bach et al (2010) ont utiliseacute le Fe2+
pour traiter lrsquoeau industrielle ils ont trouveacute que le
fer a permis de mineacuteraliser 95 drsquoeacutethylegravene-glycol et 85 de pheacutenol dans une eau industrielle
par proceacutedeacute Fenton Marciel et al (2004) ont remarqueacute que lrsquoapport de sulfate ferreux a
ameacutelioreacute la reacuteduction du COT de 45 agrave 55 lors drsquoune eacutetude drsquooxydation drsquoune solution
pheacutenolique par le proceacutedeacute photo-fenton
Pour la suite Nous avons maintenu la mecircme variation des concentrations en H2O2 (de 1 agrave 6
mg L-1
) mais en additionnant le fer industriel (sulfate ferreux) avec une concentration de 134
mg L-1
pour deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
agrave
tempeacuterature ambiante et agrave un pH eacutegale agrave 3 Ceci revient qursquoen solution le rapport R =
varie de 075 15 25 5 (Figure 20)
Figure 17 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
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Quel que soit la concentration initiale en BM ou en H2O2 lrsquoaddition du fer a entraineacute
lrsquoapparition de la deacutegradation graduelle de la coloration
Plus la concentration en H2O2 est importante plus la vitesse de deacutegradation augmente
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
[BM] mg L-1
10 40
Variation de H2O2 Rendement () Rendement ()
1 6730 5508
2 8522 7029
3 9769 9632
6 9954 9860
La figure 20 montre que taux de deacutecoloration en preacutesence du catalyseur devient plus
important avec lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 Il passe apregraves 60 min de
traitement de 6730 pour une concentration en H2O2 de 1 mg L-1
agrave 9954 pour celle de 6
mg L-1
Ceci est parfaitement preacutevisible puisque lrsquoexistence de lrsquoHydroxyde radicalaire principale
responsable de la deacutegradation est tributaire de la concentration initial en H2O2 (Eq2 sect 11)
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence de
la variation du H2O2
[BM] = 10 mg L-1
[BM] = 40 mg L-1
Ordre de la
reacuteaction k k
075 00036 00005 Ordre 2
15 00092 00007
25 0067 0065 Ordre 1
5 02879 0103
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Nous remarquons que lorsque la concentration en H2O2 augmente lrsquoordre partiel de la reacuteaction
change En effet pour des concentrations en H2O2 lt 3 mg L-1
la reacuteaction de deacutegradation est de
lrsquoordre 2 alors que pour des concentrations plus eacuteleveacutees elle est drsquoordre 1
Nadjette (2009) a montreacute que la deacutegradation du Meacutethyle Orange en preacutesence de dioxyde de
titane (TiO2) suit une cineacutetique drsquoordre 1 Redha (2011) a trouveacute eacutegalement lrsquoordre partiel de
la reacuteaction est eacutegal agrave 1 lors de son eacutetude sur le traitement du Rouge drsquoalizarine S et lrsquoOrange
G par proceacutedeacute drsquooxydation avanceacutee (POA)
Bennani et al (2010) ont eacutelimineacute le bleu de meacutethylegravene en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi
(Maroc) Les reacutesultats ont montreacute que le pseudo-second ordre peut deacutecrire le comportement
cineacutetique de lrsquoadsorption du bleu de meacutethylegravene sur lrsquoargile brute et celle purifieacutee Des reacutesultats
similaires ont eacuteteacute observeacutes Gurses et al (2006) et Tsai et al (2007)
Les valeurs de kapp obtenus pour une solution de concentration initiale en BM de 10 mg L-1
sont supeacuterieures agrave celles obtenues pour la solution de 40 mg L-1
et ce lagrave quel que soit lrsquoordre
de la reacuteaction ou la concentration en H2O2 en solution Ces valeurs augmentent avec
lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 et passe de 36 10-3
agrave 02879 et de 05 10-3
agrave 0103
pour une les solutions en BM de 10 et 40 mg L-1
respectivement
5- Effet de la concentration en fer
Pour la suite nous eacutetudierons lrsquoeffet de la concentration en Fer sur lrsquoefficaciteacute du traitement
du BM pour deux solutions de concentration 10 et 40 mg L-1
en BM Les essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes en maintenant constante la concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
et en faisant varieacute la
concentration en Fe2+
de 02 agrave 134 mg L-1
correspondant agrave une variation du rapport R =
de 5 agrave 30
Figure 18 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM
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En absence de fer aucune baisse dans la concentration en BM nrsquoest observeacutee Pourtant degraves
lrsquoajout drsquoune faible concentration (02 mg L-1
) entraine une diminution progressive de la
couleur au cours du temps Il est eacutegalement observeacute que quel que soit la concentration initiale
en BM le temps de deacutegradation (td) du colorant est inversement proportionnel agrave la
concentration en Fe2+
en solution En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
td
passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 alors que pour une concentration
de 40 mg L-1
il passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig22)
Figure 19 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer industriel
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction du rapport R
[BM] = 10 mg L
-1 [BM] = 40 mg L
-1
kapp kapp
OR
DR
E
1
par
rapport
agrave B
M 30 00027 00125
15 00061 00321
10 0026 00496
5 02879 0103
Nous remarquons que lrsquoeffet de lrsquoaugmentation de la concentration en Fe2+
en solution sur la
cineacutetique de deacutegradation du BM est beaucoup plus important pour des faibles concentrations
(10 mg L-1
) que pour les fortes concentrations (40 mg L-1
) En effet pour une variation de R de
30 agrave 10 kapp eacutevolue de 27 10-4
min agrave 26 10-2
min soit un facteur 100 pour une concentration
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en BM de 10 mg L-1
alors qursquoelle eacutevolue de 00125 agrave 005 soit un facteur 4 pour une
concentration en BM de 40 mg L-1
Drsquoapregraves ces reacutesultats on peut conclure drsquoune faccedilon geacuteneacuterale que la preacutesence drsquoune forte
concentration du catalyseur favorise la formation des radicaux OHbull principaux responsable de
la deacutegradation du BM Pourtant il a eacuteteacute montreacute dans plusieurs eacutetudes (Brillas et al 2004
Diagne 2006 Oturan et al 1999) que le Fe2+
ajouteacute agrave forte dose entraine une perte du
rendement du proceacutedeacute puisque le Fe2+
en plus de son rocircle de catalyseur peut jouer un rocircle de
destructeur crsquoest-agrave-dire qursquoil piegravege les OHbull produits
Lrsquoeacutelimination des polluants reacutefractaires est donc tributaire de la preacutesence des ions meacutetallique
sauf qursquoil neacutecessite un apport important en Fe2+
ce qui entraine un coucirct (Bouafia 2010)
Crsquoest pour cette raison que nous avons opteacute pour lrsquoutilisation de la lateacuterite en faisant une
attaque acide afin drsquoextraire le fer pour traiter le BM
II- UTILISATION DE LATERITE
Les eacutechantillons de la lateacuterite choisie se preacutesentent tous sous forme de poudres de couleur
ocre Lrsquoapplication drsquoun proceacutedeacute qui neacutecessite des quantiteacutes preacutecis de fer est un peu difficile
pour un pays dont le taux drsquoalphabeacutetisation est seulement de 218 et un seuil de pauvreteacute
(PIB par habitant est eacutegal agrave 1500 $) En effet lrsquoajout drsquoune forte concentration du catalyseur
dans la solution agrave traiter peut diminuer lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute Fenton Lrsquoanalyse DRX a
montreacute que la lateacuterite existante au Burkina-Faso est riche en fer En effet pour la reacutegion de
Dano le pourcentage en fer atteint 44 en masse alors que pour Koubri il est de 31
La premiegravere question auquel on srsquoeacutetait poseacute est si le fer eacutetait facilement ex tractable ou bien il
neacutecessite une mineacuteralisation preacutealable
1- Effet des lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
La figure ci-dessous montre lrsquoallure de lrsquoeffet de lit de lateacuterite de Dano drsquoune part et celui de
Koubri drsquoautre avec ajustement de pH dans une solution du BM de concentration 40 mg L-1
en maintenant ma concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
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Figure 20 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
Nous observons que la solution du BM en contact avec le lit de Dano se deacutegrade plus vite que
celle en contact avec le lit de lateacuterite de Koubri Cela est ducirc au fait que la lateacuterite de Dano
libegravere plus facilement sa phase ferrique par rapport agrave celle de Koubri
2- Effet de lrsquoacide sur la lateacuterite (Dano et Koubri)
Dans ce cadre nous avons compareacute lrsquoeffet drsquoun lit de lateacuterite (ajustement du pH) et une lateacuterite
attaqueacutee avec du H2SO4 sur une solution du BM agrave 40 mg L-1
La concentration en H2O2 eacutetant
maintenue agrave 6 mg L-1
(figure 24)
Figure 21 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri
La figure 24 montre que la quantiteacute de colorant deacutegradeacutee deacutecroit plus rapidement dans le cas
de lrsquoattaque acide Ce comportement est ducirc qursquoelle libegravere plus de Fe2+
en solution Le Fe2+
en
contact avec le H2O2 forme les radicaux hydroxyles (OHbull) pour le traitement des polluants
organiques par le proceacutedeacute Fenton
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
[BM] mg
L-1
Dano Koubri
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Rendement
()
4394 9991 364 9685
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Le taux drsquoabattement du BM par lrsquoattaque acide sur la lateacuterite de Dano est de 9991 apregraves
un temps de manipulation de 5 heures alors que celui du lit de lateacuterite (ajustement du pH) est
de 4394 pour le mecircme intervalle de temps
Cette diffeacuterence de rendement entre les lits de deux lateacuterites (Dano 4394 et Koubri
364) est due que la lateacuterite de Dano libegravere plus facilement sa phase ferrique que celle de
Koubri Etant donneacute que les phases ferriques sont les mecircmes pour les deux lateacuterites on
pourrait conclure que la diffeacuterence provient aussi du fait que la lateacuterite de Dano est beaucoup
plus riche en fer Ce qui facilite son extraction et que pour Koubri la phase Anastase en TiO2
pourrait gecircner son extraction
3- Effet de trois types drsquoacides sur la deacutegradation du BM (lateacuterite de Dano et
Koubri)
Nous avons compareacute lrsquoefficaciteacute de 3 acides (sulfurique laquoH2SO4raquo chlorhydrique laquoHCl raquo et
nitrique laquoHNO3raquo) pour lrsquoextraction du fer des lateacuterites La concentration de la solution du
BM utiliseacutee est de 40 mg L-1
la concentration en H2O2 est toujours maintenue agrave 6 mg L-1
Figure 22 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri
La figure 25 montre que la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est la plus efficace pour la
deacutecoloration de la solution En effet Pour la lateacuterite de Dano le td est de 40 mn pour le H2SO4
et drsquoune heure (1h) et 1h30 pour le HNO3 et le HCl respectivement Pour celle de Koubri le
td de la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est drsquoune heure (1h) tandis que pour des deux autres
acides HCl et HNO3 les td sont respectivement de deux (2h) et quatre heure (4h)
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri
[BM] mg L-1
Dano Koubri
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Rendement () 9991 9890 9797 9685 9593 9223
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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On peut deacuteduire que lrsquoefficaciteacute de lrsquoattaque acide par le H2SO4 utiliseacute pour extraire le fer de
la lateacuterite est due au caractegravere diacide (H2SO4)
4- Etude cineacutetique de deacutecoloration par lrsquoattaque acide (Dano et Koubri)
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig26)
Figure 23 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer extrait de la lateacuterite
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction des attaques acides (Dano et Koubri)
Attaque acide Dano Koubri
kapp
OR
DR
E 1 par
rapport
agrave B
M
HCl 00127 00094
HNO3 00131 00096
H2SO4 00142 00194
Nous remarquons que lrsquoutilisation de la lateacuterite de Dano ne change pas lrsquoordre apparent de la
vitesse de deacutegradation qui reste eacutegale 1 La valeur de kapp varie de 127 10-2
min-1
pour HCl et
142 10-2
min pour H2SO4 ce qui confirme bien le reacutesultat obtenu pour la figure 19
Pour la lateacuterite de Koubri la valeur de kapp varie de 910-3
min-1
pour HCl et 194 10-2
min-1
pour H2SO4
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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5- Etude comparative entre le traitement du BM en utilisant le rapport R et le fer
de la lateacuterite (Dano et Koubri)
Sur la figure 27 nous avons superposeacute les reacutesultats obtenus pour la deacutegradation drsquoune solution
de 40 mg L-1
du BM en preacutesence de 6 mg L-1
de H2O2 avec lrsquoajout de Fer extrait de la lateacuterite
de Dano et Koubri drsquoune part et le fer industriel drsquoautre part
Figure 24 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel
Il est montreacute que le taux de deacutegradation obtenu est perceptiblement le mecircme seule reste un
handicap le temps de traitement 20 min pour le fer industriel 40 min pour le fer extrait de la
lateacuterite de Dano et 1h pour celui de Koubri
Le traitement par la lateacuterite de Dano est efficace et preacutesente donc un avantage certains
puisqursquoil permet de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du BM par rapport agrave celui par la lateacuterite de
Koubri qui deacutegrade seulement que 9796
Beaucoup drsquoeacutetudes ont eacuteteacute faites sur lrsquoeacutelimination du bleu de meacutethylegravene En utilisant le
charbon actif commercial CECA40 de granulomeacutetrie infeacuterieure agrave 125 μm Houas et al (1999)
ont eacutelimineacute 93 du BM dans lrsquoeau pour un temps de contact de 5heures Kumar and
Tamilarasan (2013) ont utiliseacute 01g de charbon actif agrave base des graines drsquoacacia pour eacuteliminer
9312 de BM Bennani et al (2010) ont eacutetudieacute lrsquoadsorption BM sur lrsquoargile brute et
purifieacutee Ils ont montreacute que le processus drsquoadsorption est tregraves rapide et que 95 de la quantiteacute
adsorbeacutee est atteinte pendant les dix premiegraveres minutes Talidi (2006) a utiliseacute la pyrophyllite
(argile) il a montreacute que lrsquoadsorption du BM est de lrsquoordre de 7845 6658 et 5471
respectivement pour les concentrations initiales de 75 225 et 374ppm Sassi and Bennour
(2011) ont utiliseacute le traitement biologique par Biosorption du BM par Pseudomonas
Aeruginosa isoleacute agrave partir drsquoune boue de laiterie a montreacute un taux drsquoeacutelimination du BM variant
de 45 agrave 55 aux valeurs de pH = 7 et 8
Nous pouvons dire que le traitement par la lateacuterite a permis de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du
BM par rapport aux eacutetudes faites en utilisant drsquoautres mateacuteriaux et que la lateacuterite recouvre
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 100 200 300
[BM
] mg
Lˉˡ
temps de traitement (mn)
Attaque acide
(Dano)
Attaque acide
(Koubri)
Fer industriel
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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33 du continent mondial ce qui pourrait rendre son utilisation moins chegravere par rapport aux
autres traitements (Fer industriel Charbon actifhellip) puis qursquoon nrsquoa pas fait une eacutetude
eacuteconomique pour voir son cout
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CONCLUSION
Ce travail qui a porteacute sur la deacutegradation du colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute
Fenton en comparant les performances obtenues entre lrsquoutilisation du fer industriel (Fenton
classique) et le fer extrait de la lateacuterite ont montreacute que
Pour lrsquoutilisation du fer industriel la deacutegradation du BM est obtenue agrave une valeur de 3 pour
une variation du rapport des concentrations R de 15 agrave 5 et que lrsquoutilisation du peroxyde (H2O2)
seul ne peut pas deacutegrader le BM car son pouvoir oxydant nrsquoest pas assez suffisant pour
pouvoir deacutegrader le colorant Lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute est donc intimement lieacutee agrave lrsquoexistence de
deux reacuteactifs En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
le temps de deacutecoloration
(td) passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 et pour celle de 40 mg L-1
il
passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R Le traitement du BM par proceacutedeacute
fenton est donc tributaire de lrsquoutilisation de Fe2+
Afin de minimiser le coucirct du traitement et surtout voir lrsquoefficaciteacute du traitement en utilisant la
lateacuterite nous avons essayeacute de remplacer le fer industriel par le fer extrait de la lateacuterite
provenant de deux reacutegions du Burkina-Faso Dano et Koubri
Les reacutesultats obtenus par lrsquoutilisation du fer de la lateacuterite sont inteacuteressants pour des eacutetudes sur
drsquoautres colorants En effet le lit de lateacuterite avec ajustement du pH a permis une deacutegradation du
colorant de 44 pour un temps de traitement de 5h tandis que le traitement par lrsquoattaque acide
lui a deacutegradeacute le BM de pregraves que 100 En effet les taux drsquoabattements pour lrsquoattaque acide de
la lateacuterite de Dano et de Koubri sont respectivement de 99 au bout de 40 min et de 97 pour
une manipulation drsquoenviron 1 h
Cette eacutetude sur la deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en utilisation le fer de la lateacuterite
nous a permis de montrer qursquoil est possible de simplifier de point de vue utilisation et coucirct le
proceacutedeacute Fenton pour les colorants syntheacutetiques drsquoeffluents industriel
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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PERSPECTIVES
En perspectives il serait inteacuteressant
De faire une eacutetude approfondi pour voir le cout du traitement du proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite
Essayer de traiter drsquoautres familles de colorants en utilisant la lateacuterite attaqueacutee par
lrsquoacide pour voir lrsquoefficaciteacute du systegraveme
Appliquer le traitement sur des effluents textiles reacuteels
Imaginer un systegraveme de traitement agrave grand eacutechelle
Essayer le traitement sur drsquoautres polluants reacutecalcitrant PCB pheacutenol pesticides
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE
Adnosinda M Martins M Nelson LJD Queiroz M (2003) Comparative studies of
fungal degradation of single or mixed bioaccessible reactive azo dyes Chemosphere
Vol 52 Page 973
Anselme C Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New-York Mc Graw
Hill Mallevialle Page 1087
Bach A Zach-Maor A Semiat R (2010) Characterization of iron oxide nanocatalyst in
mineralization processes Elsevier pp 6 Page 6
Barbeni M Minero C Pelizzetti E (1987) Chemical degradation of chlorophenols with
Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 16 Page 2237
Barclay S Buckley C (2000) Waste minimization guide for the textile industry University
of Durban South Africa Water Research Commission 1 Page 8
Barka N (2008) Lrsquoeacutelimination des colorants de synthegravese par adsorption sur un phosphate
naturel et par degradation photo catalytique sur TiO2 supporte (Thegravese doctorat Ndeg65)
Universiteacute Ibn Zohr UFR Physico-chimie des Mateacuteriaux agrave Caractegraveres Appliqueacutes Page
149
Benitez FJ Acero JL Real FJ (2001) The role of hydroxyl radical for the decomposition
of p-hydroxyl phenylacateic acid in aqueous solution Wat Res Vol 35 5 Page1343
Bennani Karim A Mounir B Hachkar M Bakasse M Yaacoubi A (2010) Elimination
du colorant basique ldquoBleu de meacutethylegravenerdquo en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi Erudit
_Journal of Water Science Vol 23 ndeg4 Page 388
Bouafia S (2010) Deacutegradation des colorants textiles par procegravedes drsquooxydation avanceacutee baseacutee
sur la reacuteaction de Fenton (Thegravese doctorat) Paris-Est et Saad Dahlab Paris Page160
Brillas E Boye B Sires I Garrido J Rodriguez R Arias C Cabot P-L (2004)
Electrochemical destruction of chlorophenoxy herbicides by anodic oxidation and
electro-fenton using a boron-bored diamond Electrochim Acta Vol49 Page 4496
Calobro V Pantano G Kang R Molinari R Drioli E (1990) Experimentation study on
integrated membrane processes in treatment of solution simulating textile effluents
Energy and analysis Vol 78 ndeg 2 Page 277
Cao J Wei L Huang Q Han S (1999) Reducing degradation of azo bye zero-valent iron
in aqueous solution Chemosphere Vol38 Page 571
De Heredia JB Torregrosa J Dominguez JR Peres JA (2001) Kinetic model for
phenolic compound oxidation by Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 45 Page90
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 41 -
Derradji C (2012) Traitement des eaux industrielles degradation des colorants azoiumlques par
un procegravede inteacutegreacute couplant un procegravede drsquooxydation avanceacutee et un traitement biologique
(Thegravese doctorat) Universiteacute Ferhat Abbas Page187
Diagne M (2006) Etude de degradation par oxydation avanceacutee eacutelectrochimique et
photochimique de pesticides organophosphoreacutes application a la degradation du
parathion meacutethyle et de lrsquoacephate en milieu aqueux (Thegravese doctorat) Universiteacute de
Marne-La valleacutee Page200
Ghosh D Bhattacharyya KG (2002) Adsorption of methylene blue on kaolinite Appl clay
Sci Vol20 Page 300
Goel RK Flora JRV Ferry J (2003) Mechanisms for naphthalene removal during
electrolytic aeration Wat Res V 37 Page 901
Gurses A Dogar Ccedil Yalcin M Accedilikyildiz M Bayrak R Karaca S (2006) The
adsorption kinetics of the cationic dye methylene blue onto clay J Hazard MatB Vol
131 Page 228
Haber F Weiss J (1934) The catalytic decomposition of hydrogen peroxide by iron salts
Pro Roy Soc A Vol147 Page 351
Hamada K Nishizawa M Yoshida D Mitsuishi M (1998) Degradation of an azo dye by
sodium hypochlorite in aqueous surfactant solution Dyes and pigments Vol 36 Page
322
Hayet B (2011) Elimination du 4-chlorophenols par POA (Thegravese doctorat) University Abou
Barh Belkaid Alger Page 164
Hsing HJ Chiang PC Chang EE Chen MY (2007) The decolorization and
mineralization of acid orange 6 azo in aqueous solution by advanced oxidation
processes A comparative study J Hazard Matter Page 16
Jaussaud P (1993) Histoire des colorants naturels Page 3
Kumar M Tamilarasan R (2013) Modeling studies for the removal of methylene blue from
aqueous solution using acacia fumosa seed shell activated carbon Elsevier Page 1116
Kuo CY Lo SL (1999) Oxidation of aqueous chlorobiphenols with photo-Fenton process
Chemosphere Vol 38page2051
Kuo W (1992) Decolorizing dye wastewater with Fentonrsquos reagent Vol 26 Ndeg 7 Page 886
Li ZM Shea PJ Comfort SD (1997) Fenton oxidation of 2 4 6-trinitrotoluene in
contaminated soil slurries Envir Eng Sci Vol 14 Page 56
Lopez C Valade AG Combourieu B Mielgo I Bouchon B Lema JM (2004)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 42 -
Mechanism of enzymatic degradation of the azo dye orange ii determined by exist 1h
nuclear magnetic resonance and electrospray ionization-ion trap mass spectrometry
Biochem Vol 335 Page 149
Mansour HB Boughzala O Dridi D Barillier D Chekir-Ghedira L Mosrati R (2010)
Les colorants textiles sources de Contamination de lrsquoeau Criblage de la toxiciteacute et des
meacutethodes de traitement Erudit Vol 24 ndeg 3 Page 238
Marciel R Santrsquoanna JGL Dezotti M (2004) Phenol removal from high salinity effluents
using Fentonrsquos reagent and photo-fenton reactions Chemosphere Vol57 Page 719
Martinez-Huitle CA Ferro S (2006) Electrochemical oxidation of organic polluants for the
wastewater treatment direct and indirect processes Chem Soc Rev Vol 35 Page
1340
Meink F Stoof H Kohrschuter H (1997) Les eaux reacutesiduaires individuelles Masson 2egraveme
eacutedition
Nadjette (2009) Deacutegradation photo catalytique de polluants organiques (Meacutethyle orange
pentachlorophenol et acide benzoiumlque) en preacutesence du dioxyde de titane nanocristallin
eacutelaboreacute par la meacutethode sol-gel (Thegravese doctorat) Badji Mokhtar-Annaba University
Page101
Naima S (2008) Traitement des effluents des huileries drsquoolive par oxydation au H2O2 (Thegravese
doctorat) Universiteacute MrsquoHamed Bougara-Boumerdes Laboratoire de Recherche
Technologie Alimentaire (LRTA) Page 154
Neyens E Baeyens J Weemaes M De Heyder B (2003) Pilot-scale peroxidation (H2O2)
of sewage sludge J Hazard MatB Page 106
Oturan M Aaron J Oturan N Pinson J (1999) Degradation of chlorophenoxyacid
herbicide in aqueous media using a nevol electrochemical method Pestic Sci Vol55
Page 562
Ounissa K (1996) Biodeacutegradabiliteacute adsorption et eacutechange ionique de quelques colorants
cationiques preacutesents dans les effluents liquides de la teinturerie de lrsquouniteacute Couvertex
drsquoAinDjasser (Thegravese doctorat) University Mentouri Constantine Page 103
Pagga U Brown D (1986) The degradation of dyestuffs part II Behaviour of dyestuffs in
aerobic biodegradation tests Chemosphere 15 4 Page 491
Parsons S (2004) Advanced oxidation processes for water and wastewater treatment Iwa
Alliance House Londres Page 356
Raghavacharya C (1997) Color removal from industrial effluents - A comparative review of
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 43 -
available technologies Chem Eng World Vol 32 Page 54
Redha MD (2011) Traitement de colorants azoiumlque et anthroquinoniques par procegravedes
drsquooxydation avanceacutees (POA) (Thegravese doctorat) Universiteacute de Sciences et Tchnologies de
Lille 1 Universiteacute Abdelhamid IBN Badis de Mostaganem Page 202
Spadaro JT Isabelle L Renganathan V (1994) Hydroxyl radical mediated degradation of
azo dyes Evidence for benzene generation Envir Sci Techn Vol 26 Page 1389
Suty H De Traversay C Coste M (2003) Application of advanced oxidation processes
Present and future Page 8
Tang W Huang CP (1996) 2 4-dichlorophenol oxidation kinetics by Fentonrsquos reagent
Environ Scie Techn Vol17 Page 1378
Tang WZ Tassos S (1997) Oxidation kinetics and mechanisms of trihalomethanes by
Fentonrsquos reagent Wat Res Vol 31 Ndeg 5 Page 1125
Taylor J Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New - York Mc Graw-
Hill Vol 9 Page 9
Tsai W Hsu H Su TY Lin KY Minglin C Dai T (2007) The adsorption of cationic
dye from aqueous solution onto acid-activated andesite J Hazard Matter Vol147
Page 1062
Van der Bruggen B Lejon l Vandecasteele C (2003) Reuse treatment and discharge of the
concentration of pressure-driven membrane processes Environ Scie Techn Vol 37 ndeg
37 Page 3738
Vendevivere PC Bianchi R Verstraete W Y (1998) Treatment and creuse from the textile
wet-processing industry Review of emerging technologies J Chem Techn Biotechn
Vol72 Page 302
Watts RJ Jones AP Chen P-H Kenny A (1997) Mineral-catalyzed Fenton-like
oxidation of sorbed chlorobenzenes Water Environment Research 69 Page 275
Wu CH Chang CL (2006) Decolorization of reactive red 2 by advanced processes
comparative studies of homogeneous and heterogeneous systems J Hazard Matter
Page 272
Yameogo DDS (2013) Deacutegradation de lrsquoamarante par procegravede photo-Fenton homogegravene et
heacuteteacuterogegravene avec charbon actif(CA) (Rapport de stage) Page 30 2IE
Yoshida M Lee BD Hosomi M (2000) Decomposition of aqueous tetrachloroethylene by
Fenton oxidation treatment Water Sci Technol Vol 42 Page 208
Zaviska F Drogui P Mercier G Blais J-F (2009) Proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee dans le
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 44 -
traitement des eaux et des effluents industriels Application agrave la deacutegradation des
polluants reacutefractaires Erudit Vol 22 ndeg 4 Page 564
Zawlotzki Guivarch E (2004) Traitement des polluants organiques en milieux aqueux par
procegravede eacutelectrochimique drsquooxydation avanceacutee ldquoElectro-Fentonrdquo Application a la
mineacuteralisation des colorants syntheacutetiques (Thegravese doctorat) Universiteacute de Marne-La
valleacutee Page 205
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ABSTRAT
Industrial effluents from textile activities often have a poorly biodegradable pollutant content
which impacts on the environment and humans Decontamination by conventional biological or
physical processes is often ineffective and therefore requires the use of advanced oxidation
processes (AOPs) more expensive The Fenton process is a POA that allows complete
degradation (mineralization) in aqueous media of bio-reluctant organic pollutants This work
explores the degradation of methylene blue dye (BM) by fenton process The use of industrial
iron (conventional Fenton process) was used as a reference and tests of substitution of industrial
iron by the iron extracted from laterites coming from two areas in Burkina-Faso were performed
The extraction of iron from laterite was performed by acid attack with three types of acid acid
chlorydric (HCl) acid sulphuric (H2SO4) and acid nitric (HNO3) For industrial iron several
experimental parameters such as pH the concentration ratio of H2O2 and iron R (R=
) were
studied The fastest degradation is obtained at pH 3 and for a ratio R = concentration R =5 for
industrial iron For laterite-derive iron the fastest degradation is observed by using the sulphuric
acid Degradation rates of 957 after 20 min and 999 after 40 min were obtained for
industrial iron and iron extracted from laterite respectively Kinetics study demonstrated that the
BM degradation is a pseudo first order reaction in relation to BM concentration for both
industrial iron and laterite-derived iron The use of widely available laterite as an iron source is
promising to both limit the environmental impacts and improve the cost efficiency of the Fenton
process resulting in a greater affordability in developing countries
Keywords Methylene blue degradation Fentonrsquos reagent laterite
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REMERCIEMENT
Le travail de recherches qui fait lrsquoobjet de meacutemoire a eacuteteacute reacutealiseacute au Laboratoire Eau Deacutepollution
Ecosystegraveme et Santeacute (LEDES) de 2IE Jrsquoexprime ma profonde gratitude au Directeur de recherche
le Professeur Hamma YACOUBA et au Directeur du LEDES le Docteur Yacouba KONATE pour
mrsquoavoir accueillie au sein de leurs eacutequipes Je tiens agrave remercier toute lrsquoeacutequipe du laboratoire pour
leur disponibiliteacute leur conseil et la confiance qursquoelle mrsquoa teacutemoigneacute en me donnant une liberteacute
drsquoaction dans la reacutealisation de ce travail en particulier Mr HEMA Sohamai
Jrsquoadresse mes vifs remerciements agrave mes deux encadreurs Dr Hela HAROUI et Dr Yohan
RICHARDSON pour avoir suivi ce travail avec un grand inteacuterecirct Ils ont su me donner un esprit
critique un esprit de discernement une rigueur lors de la reacutealisation des essais et analyses au
laboratoire et de ma reacutedaction Leurs attentions inlassables et leurs enthousiasmes de chercheurs
ont instaureacute une ambiance propice au travail et mrsquoont donneacute gout agrave la recherche Qursquoils soient
assureacutes de ma profonde gratitude
Pour finir crsquoest avec beaucoup de plaisir que jrsquoexprime ma sympathie agrave mes camarades de classe
pour leur bonne humeur leur collaboration leur soutien amical et chaleureux
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Table de matiegravere
DEDICACE i
RESUME ii
ABSTRAT iii
REMERCIEMENT iv
TABLE DE MATIERE v
LISTE DES FIGURES vii
LISTE DES TABLEAUX viii
LISTE DES ABREVIATIONS ix
INTRODUCTION GENERALE 1
CHAPITRE I REVUE BIBLIOGRAPHIQUE 4
I- LES COLORANTS (Caracteacuteristiques classification et toxiciteacute) 4
1- Historique des colorants 4
2- Deacutefinition des colorants 4
3- Classification des colorants syntheacutetiques 4
4- Les colorants aziniques (thiazines) 5
5- Toxiciteacute des colorants 5
6- Proprieacuteteacutes physico-chimiques du bleu de meacutethylegravene 5
II- TRAITEMENT DES REJETS TEXTILES 6
1- Geacuteneacuteraliteacutes sur les meacutethodes de traitements 6
A- Meacutethodes biologiques 7
B- Meacutethodes physiques 7
B1- Coagulation-floculation 8
B2- Filtration membranaire 8
B3- Adsorption sur charbon actif et autres mateacuteriaux 8
C- Meacutethodes chimique 9
2- Procegravedes classiques de traitement des effluents textiles Proceacutedeacutes drsquoOxydation Avanceacutee
(POA) 9
3- Reacuteactif de Fenton (H2O2Fe2+
) 11
III- LA LATERITE 12
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE II MATERIELS ET METHODE 14
I- PRODUITS ET MATERIELS 14
1 Les produits utiliseacutes (Fer industriel H2O2 BM acide lateacuterite) 14
2- Mateacuteriels utiliseacutes 14
II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE 18
1- Preacuteparation de la solution du bleu de meacutethylegravene 18
2- Principe de la spectrophotomeacutetrie UVVisible 18
3- Caracteacuterisation par spectrophotomeacutetrie UVVisible des solutions du BM 19
4- Preacuteparation des solutions de fer 20
5- Preacuteparation des meacutelanges colorant- reacuteactif de Fenton 21
6- Etude cineacutetique de la deacutecoloration du BM 22
CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS 24
I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL 24
1- Effet de pH du milieu 24
2- Effet de la concentration en BM 25
3- Etude spectrophotomeacutetrique UVVisible du bleu de meacutethylegravene 26
4- Effet de la concentration du H2O2 27
5- Effet de la concentration en fer 30
II- UTILISATION DE LATERITE 32
1- Effet des lits de lateacuterites (Dano et Koubri) 32
2- Effet de lrsquoacide sur la lateacuterite (Dano et Koubri) 33
3- Effet de trois types drsquoacides sur la deacutegradation du BM (lateacuterite de Dano et Koubri) 34
4- Etude cineacutetique de deacutecoloration par lrsquoattaque acide (Dano et Koubri) 35
5- Etude comparative entre le traitement du BM en utilisant le rapport R et le fer de la lateacuterite
(Dano et Koubri) 36
CONCLUSION 38
PERSPECTIVES 39
REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE - 40 -
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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LISTE DES FIGURES
Figure 1 Bleu de meacutethylegravene et sa structure chimique 6
Figure 2 Forme incolore du bleu de meacutethylegravene 6
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA) 9
Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI) 13
Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM 15
Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano 17
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri 17
Figure 10 Lit de lateacuterite 21
Figure 11 Attaque acide de la lateacuterite 21
Figure 12 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel 21
Figure 13 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite 22
Figure 14 Reacuteaction de pseudo ordre 1 23
Figure 15 Reacuteaction de pseudo ordre 2 23
Figure 16 Effet du pH 24
Figure 17Effet de la concentration du BM 25
Figure 18 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel 26
Figure 20 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2 28
Figure 21 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM 30
Figure 22 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le fer
industriel 31
Figure 23 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri) 33
Figure 24 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri 33
Figure 25 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri 34
Figure 26 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le fer
extrait de la lateacuterite 35
Figure 27 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel 36
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique 10
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes 14
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 16
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
17
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene 19
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm) 20
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t =
20 min) 24
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM 25
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM 26
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2 29
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence
de la variation du H2O2 29
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du
BM en fonction du rapport R 31
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite 33
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri 34
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du
BM en fonction des attaques acides (Dano et Koubri) 35
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LISTE DES ABREVIATIONS
A Absorbance de la lumiegravere (nm)
BM Bleu de meacutethylegravene
C Concentration massique ou molaire en soluteacute (mg L-1
ou Mmol L-1
)
C0 Concentration initiale du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
CA Code Article
CCI Chambre de Commerce et drsquoIndustrie
DBO Demande Biologique en Oxygegravene
DCO Demande Chimique en Oxygegravene
ENH Electrode Normal agrave Hydrogegravene
e- Electron
Fe2+
Fer ferreux
Fe3+
Fer ferrique
H2O2 peroxyde drsquohydrogegravene
H2SO4 Acide sulfurique
HCl Acide chlorhydrique
HNO3 Acide nitrique
I Intensiteacute lumineuse traverseacutee
I0 Intensiteacute initiale lumineuse
kapp constante de vitesse apparente
LEDES Laboratoire Eau Deacutepollution Ecosystegraveme et Santeacute
mL Milli litre
min Minute
nm Nanomegravetre
MΩ Meacutega ohm
OHbull Radicaux hydroxyles
POA Proceacutedeacute drsquoOxydation Avanceacutee
V Vitesse cineacutetique de deacutegradation
UV Ultra-violet
microScm Micro-siemens par cm
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λ Longueur drsquoonde (nm)
α Ordre partiel
τ Rendement ou taux de deacutegradation ()
td Temps de deacutecoloration (min)
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INTRODUCTION GENERALE
Quel que soit le deacuteveloppement de la socieacuteteacute lrsquoeau reste un facteur primordial dans toutes les
couches socio-eacuteconomiques Malheureusement lrsquoeau douce disponible pour les humains et
aussi pour le reste de lrsquoeacutecosystegraveme repreacutesente moins de 1 du volume total drsquoeau sur terre et
la qualiteacute de la partie disponible et potentiellement utilisable par lrsquohomme nrsquoest que de 01
et nrsquoa cesseacute de se deacutegrader et parfois dlsquoune maniegravere irreacuteversible Selon lrsquoONG Water Aiumld 34
millions de personnes au Burkina-Faso nrsquoont pas accegraves agrave lrsquoeau potable
Lrsquoindustrie du textile est lrsquoune des industries la plus consommatrice drsquoeau (par exemple pour
teindre quelques 30 milliards de kilo de tissusan il faut consommer 4 milliards de tonnes
drsquoeauan) et geacutenegravere des rejets constitueacutes de moleacutecules organiques reacutecalcitrantes preacutesentant
geacuteneacuteralement des problegravemes de couleur de concentrations eacuteleveacutees de DBO de DCO de
matiegraveres en suspension ainsi que de toxiciteacute et de conductiviteacute eacuteleveacutees Selon la Banque
mondiale lrsquoindustrie textile est responsable de 17 agrave 20 de la pollution de leau dans le
monde En 2009 les colorants syntheacutetiques ont presque complegravetement supplanteacutes les
colorants naturels La production mondiale des colorants est estimeacutee agrave plus de 800000
tonnesan (Mansour et al 2010) Drsquoapregraves la Chambre de Commerce et drsquoIndustrie du Burkina
(CCI) la quantiteacute de colorants importeacutee au Burkina-Faso est de 79 tonnes en 2012
Ces colorants dans lrsquoensemble sont toxiques de par leur composition et leurs modes
drsquoutilisation Ils sont susceptibles drsquoinduire chez lrsquoHomme des dermatoses voire des cancers
de la peau tant pour les personnes travaillant agrave la teinture des fibres textiles que via la
transpiration pour les personnes portant les vecirctements De plus les effluents non traiteacutes de ces
colorants sont responsable apregraves rejets de la deacutegradation de lrsquoenvironnement (des eaux de
surface et souterraines des sols voire de la veacutegeacutetation) Pour remeacutedier agrave tous ces impacts
neacutegatifs un traitement par deacutecoloration de ces effluents srsquoimpose avant tout rejet dans
lrsquoenvironnement
La deacutecoloration des rejets de lrsquoindustrie textile est souvent difficile car les colorants
organiques ne sont pas deacutegradeacutes par voies conventionnels En effet ces produits sont stables
aux agents oxydants aux rayonnements et reacutesistent fortement agrave la digestion aeacuterobie Pour cela
plusieurs types de traitement ont eacuteteacute deacuteveloppeacutes et testeacutes notamment lrsquoosmose inverse la
preacutecipitationcoagulation des matiegraveres colorantes lrsquoadsorption sur charbon actif la filtration
membranaire (Barclay and Buckley2000) Cependant ces proceacutedeacutes classiques de traitement
ne reacutepondent pas agrave cette attente car ils sont pour la plupart non destructifs et tregraves couteux
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Pour reacutepondre agrave cette faille de nouveaux proceacutedeacutes ont eacuteteacute deacuteveloppeacutes dont les proceacutedeacutes
drsquooxydation avanceacute (POA) qui sont des proceacutedeacutes de traitement oxydatif subdiviseacutes en quatre
groupes(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon
puisse utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et son
potentiel normal drsquooxydoreacuteduction est de 28VENH (Parsons 2004)
Le proceacutedeacute fenton un des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee est une technologie eacuteprouveacutee et
efficace pour la destruction drsquoun grand nombre de polluant organique Cette technique
consiste agrave initier des reacuteactions de deacutecomposition du peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) par des
sels meacutetalliques en vue de geacuteneacuterer des espegraveces radicalaires (OHbull HO2
bull etc) tregraves reacuteactives
Son inconveacutenient majeur est qursquoil neacutecessite une grande quantiteacute de produits chimiques en
phase homogegravene tels que le fer (Fe2+
) qui geacutenegravere un cout suppleacutementaire et conduit agrave la
geacuteneacuteration de grandes quantiteacutes de boues ou agrave la formation de deacuteriveacutes pour le traitement
Lrsquoobjectif de cet meacutemoire est drsquoeacutetudier la deacutegradation du bleu de meacutethylegravene modegravele de
colorant syntheacutetique textile par le proceacutedeacute fenton en remplaccedilant le fer industriel (Fe3+
Fe2+
)
par le fer extrait de la lateacuterite locale en vue de reacuteduire le cout des traitements des effluents
textiles Si cette expeacuterience au laboratoire donne des reacutesultats satisfaisants elle pourrait ecirctre
extrapoleacutee agrave grande eacutechelle et ecirctre une des solutions pour le traitement de rejets textiles par
des mateacuteriaux locaux en Afrique puisque la lateacuterite recouvre environ 33 de continent
africain et est tregraves abondante au Burkina-Faso
Apregraves une introduction geacuteneacuterale ce meacutemoire sera structureacute en trois (03) chapitres
Le premier chapitre sera consacreacute agrave une eacutetude bibliographique sur les colorants les
meacutethodes de traitements des effluents textiles et la lateacuterite
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Le second chapitre abordera la partie mateacuterielles et meacutethodes Nous deacutecrirons les
protocoles expeacuterimentaux le mateacuteriel et les reacuteactifs employeacutes ainsi que les meacutethodes
expeacuterimentales utiliseacutees
Le troisiegraveme chapitre est consacreacute aux reacutesultats obtenus accompagneacutes drsquoune
discussion afin de comparer nos reacutesultats aux autres eacutetudes faites sur la deacutegradation du
bleu de meacutethylegravene (BM) par drsquoautres mateacuteriaux
Une conclusion geacuteneacuterale ainsi que quelques perspectives seront preacutesenteacutees en fin du
document
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CHAPITRE I REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
I- LES COLORANTS (Caracteacuteristiques classification et toxiciteacute)
1- Historique des colorants
Depuis le deacutebut de lrsquohumaniteacute les colorants appliqueacutes dans pratiquement toutes les activiteacutes
humaines (peinture teinture du papier de la peau et des vecirctements) eacutetaient drsquoorigines naturelles
et veacutegeacutetales Ces colorants sont tous des composeacutes aromatiques qui proviennent essentiellement
des plantes tel que lrsquoalizarine et lrsquoindigo Lrsquoindustrie des colorants syntheacutetiques est neacutee en 1856
quand le chimiste anglais W H Perkin dans une tentative de synthegravese de la quinine artificielle
pour soigner la malaria a obtenu la premiegravere matiegravere colorante syntheacutetique qursquoil appela
mauve (aniline colorant basique) Apregraves la deacutecouverte de la mauve de nouveaux colorants
ont commenceacute agrave paraitre sur le marcheacute (Jaussaud 1993)
Au deacutebut du 20egraveme
siegravecle les colorants syntheacutetiques ont presque complegravetement supplanteacutes les
colorants naturels Selon Mansour et al (2010) la production mondiale des colorants est
estimeacutee agrave plus de 800000 tonnesan
2- Deacutefinition des colorants
Un colorant est une substance coloreacutee qui interagit avec le milieu dans lequel elle est introduite
et le colore en srsquoy dissolvant etou dispersant lui confeacuterant la proprieacuteteacute de teindre Cette
proprieacuteteacute reacutesulte drsquoune affiniteacute particuliegravere entre le colorant et la fibre Selon le type
drsquoapplication et drsquoutilisation les colorants syntheacutetiques doivent reacutepondre agrave un certain nombre
de critegraveres afin de prolonger la dureacutee de vie des produits coloreacutes sur lesquels ils sont appliqueacutes
Ces critegraveres sont la reacutesistance agrave lrsquoabrasion la stabiliteacute photolytique des couleurs la reacutesistance
agrave lrsquooxydation chimique (notamment les deacutetergents) et aux attaques microbiennes(Pagga and
Brown 1986) et (Zawlotzki Guivarch 2004)
3- Classification des colorants syntheacutetiques
Les matiegraveres colorantes se caracteacuterisent par leur capaciteacute agrave absorber les rayonnements lumineux
dans le spectre visible (de 380 agrave 750 nm) La transformation de la lumiegravere blanche en lumiegravere
coloreacutee par reacuteflexion sur un corps ou par transmission ou diffusion reacutesulte de labsorption
seacutelective deacutenergie par certains groupes datomes appeleacutes chromophores la moleacutecule colorante
eacutetant le chromogegravene Dautres groupes datomes du chromogegravene peuvent intensifier ou changer
la couleur due au chromophore ce sont les groupes auxochromes (Barka 2008)
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4- Les colorants aziniques (thiazines)
Les colorants thiazines sont analogues aux colorants oxazines sauf que lrsquoatome de soufre
remplace lrsquoatome drsquooxygegravene dans lrsquoanneau heacuteteacuterocyclique Ces colorants ont un noyau
phenazonium comme chromophore avec des groupes amineacutes en para par rapport au soufre
comme auxochrome Ils ont un intervalle de couleur du vert au bleu et ils sont stables agrave la
lumiegravere Ils sont utiliseacutes dans le domaine du textile meacutedecine pharmacie et biologie
Seulement cinq colorants thiazines sont connus et toujours fabriqueacutes azure A azure B azure C
thionine et bleu de meacutethylegravene
Le colorant thiazine le plus important est le bleu de meacutethylegravene deacutecouvert par Caro en 1876
Colorants doxazines Colorants thiazines
Oxazines
Thiazine
5- Toxiciteacute des colorants
La prise de conscience quant agrave la dangerositeacute de certains colorants a commenceacute vers 1890 ougrave
lrsquoon surveillait essentiellement les teneurs en cuivre en arsenic et en plomb dans les colorants
syntheacutetiques ou mineacuteraux Cependant bien que des toxicologues aient auparavant mis en
eacutevidence chez les animaux le risque de cancer lieacute agrave lrsquoingestion de certains colorants azoiumlques
rouges ce nrsquoest qursquoapregraves la deuxiegraveme (2egraveme
) guerre mondiale que des seacuterieux tests biologiques
ont abouti agrave la remise en cause de la plupart des colorants utiliseacutes Une reacuteglementation plus
exigeante a eacuteteacute instaureacutee en 1960 concernant le test de toxicologique des colorants mis sur le
marcheacute Pour le cas du Burkina-Faso il yrsquoa un deacutecret ndeg2001-185 (article 12) portant
interdiction de rejet dans lrsquoenvironnement de certaines substances canceacuterigegravenes dans
lrsquoenvironnement
6- Proprieacuteteacutes physico-chimiques du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene colorant azinique (thiazine) de la famille basique ou cationique aussi
appeleacute chlorure de bis-(dimethylamino)- 37 phenazathionium est soluble dans lrsquoeau (50 g L-1
) et
moins soluble dans lrsquoalcool (10 g L-1
) Sa formule chimique est C16H18ClN3S une masse molaire
de 319852 g mol-1
se preacutesente sous forme drsquoune poudre cristalline drsquoun bleu fonceacute est un deacuteriveacute
azoteacute (Fig1)
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Figure 1 Bleu de meacutethylegravene et sa structure chimique
Il est couramment utiliseacute comme modegravele de contaminant organique en raison de sa structure
moleacuteculaire stable Dans la reacuteaction de reacuteduction le BM se transforme en leuco meacutethylegravene
incolore due agrave la perte du doublet libre de lrsquoazote et introduction drsquoun atome drsquohydrogegravene
Le BM sous sa forme incolore est
(Eq 1)
bleu de meacutethylegravene chlorure de meacutethylthioninium
S
N
N NCl-
hydroxyde de meacutethylthioninium
S
N
N N HO
Figure 2 Forme incolore du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene est le colorant le plus couramment utiliseacute dans la teinture du coton du bois
et de la soie Il peut provoquer des brucirclures oculaires responsables de blessures permanentes aux
yeux de lrsquohomme et des animaux Son inhalation peut donner lieu agrave des difficulteacutes respiratoires
entrainer des cas drsquoaneacutemie apregraves une absorption prolongeacutee et son ingestion par la bouche produit
une sensation de brucirclure provoque des nauseacutees des vomissements transpiration et sueurs
froides abondantes (Ghosh and Bhattacharyya 2002) Il est aussi est toxique pour les algues et
les petits crustaceacutes agrave partir des concentrations de 01 mg L-1
et 2 mg L-1
respectivement (Ounissa
1996 Meink et al 1997)
Le traitement des rejets industriels contenant ce type de colorant srsquoavegravere drsquoun grand inteacuterecirct
II- TRAITEMENT DES REJETS TEXTILES
1- Geacuteneacuteraliteacutes sur les meacutethodes de traitements
Le traitement des rejets textiles compte tenu de leur heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute de composition conduira
toujours agrave la conception drsquoune chaine de traitement assurant lrsquoeacutelimination des diffeacuterents
polluants par des eacutetapes successives La premiegravere eacutetape consiste agrave eacuteliminer la pollution par
lrsquointermeacutediaire de preacutetraitement (deacutegrillage dessablage deacuteshuilage etc) etou de traitement
physique ou physico-chimique assurant une seacuteparation solide-liquide Drsquoapregraves Barclay and
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Buckley (2000) les techniques de deacutepollution intervenant le plus courant en deuxiegraveme eacutetape
dans les industries se divisent en trois cateacutegories
1- Biologique
Traitement aeacuterobie
Traitement anaeacuterobie
2- Physique
Meacutethode de preacutecipitation (coagulation floculation seacutedimentation)
Adsorption (sur charbon actif)
Osmose inverse filtration sur membrane
3- Chimique
Oxydation (oxygegravene ozone oxydants tels que le H2O2 NaOCl)
Reacuteduction (Na2S2O2)
Meacutethode de complexomeacutetrique
Reacutesine eacutechangeuse drsquoions
A- Meacutethodes biologiques
Lrsquoavanceacutee technologique a permis la conception des systegravemes de traitement biologique
perfectionneacutes en se basant sur lrsquoautoeacutepuration naturelle des eaux Ces proceacutedeacutes biologiques se
font selon deux modes traitements en aeacuterobie (en preacutesence de lrsquooxygegravene) et traitement en
anaeacuterobie (les microorganismes deacutegradent la matiegravere organique en absence de lrsquooxygegravene)
Les proceacutedeacutes drsquoeacutepuration par voie biologique sont baseacutes sur la transformation microbienne des
colorants La plupart des colorants azoiumlques sont tregraves stables et non biodeacutegradables Beaucoup
drsquoeacutetudes ont deacutemontreacute la biodeacutegradation partielle ou complegravete de certains colorants par voie
biologiques (Adnosinda et al 2003) et (Lopez et al 2004) Mecircme si ces techniques sont
adapteacutees agrave un nombre de polluants organiques elles ne sont pas toujours applicables sur les
effluents textiles industriels en raison de fortes concentrations de polluants de leur toxiciteacute qui
entrainent la destruction des microorganismes ou des boues biologiques agrave traiter
B- Meacutethodes physiques
Lorsque les eaux useacutees ne se precirctent pas agrave une deacutepollution par voie biologique (effluent peu ou
pas biodeacutegradable tempeacuterature trop faible valeurs extrecircmes de pH preacutesence de toxiques)
des proceacutedeacutes physico-chimiques classiques permettent de compenser soit en se substituant
totalement agrave lrsquoeacutepuration par voie biologique soit en traitement compleacutementaire On peut citer
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par exemple la coagulation-floculation suivie drsquoune deacutecantation (clarification) lrsquoadsorption sur
charbon actif lrsquoeacutechange drsquoions ou la filtration membranaire
B1- Coagulation-floculation
Sous le terme de coagulationndashfloculation on entend tous les processus physico-chimiques par
lesquels des particules colloiumldales ou des solides en fine suspension sont transformeacutes par des
floculants chimiques en espegraveces plus visibles et seacuteparables (les flocs) Les flocs formeacutes sont
ensuite seacutepareacutes par deacutecantation et filtration puis eacutevacueacutes Les coagulants inorganiques tels que
lrsquoalun (Al2(SO4)314H2O) donnent les reacutesultats plus que satisfaisants pour la deacutecoloration des
effluents textiles contenant des colorants disperseacutes de cuve et soufreacutes mais sont totalement
inefficaces pour les colorants azoiumlques acides et basiques (Barclay and Buckley 2000) et
(Vendevivere et al 1998) Par ailleurs la coagulationndashfloculation ne peut ecirctre utiliseacutee pour les
colorants fortement solubles dans lrsquoeau comme le cas du BM
Le principal deacutesavantage de cette technique est qursquoelle geacutenegravere une importante quantiteacute de boue
entrainant des investissements suppleacutementaires
B2- Filtration membranaire
Dans ce proceacutedeacute les polluants sont retenus par une membrane semi permeacuteable dont le diamegravetre
des pores est infeacuterieur agrave celui des moleacutecules agrave eacuteliminer Cette technique est largement utiliseacutee
dans le domaine de lrsquoeau potable et le dessalement La filtration sur membrane sous lrsquoeffet
drsquoune pression hydraulique se deacutecline en microfiltration lrsquoultrafiltration la nano filtration et
lrsquoosmose inverse Parmi les quatre types de proceacutedeacutes la nano filtration et lrsquoosmose inverse sont
les plus adapteacutes agrave la reacuteduction partielle de la couleur et des petites moleacutecules organiques
(Taylor and Jacobs 1996) (Calobro et al 1990) En effet la nano filtration srsquoapplique surtout
au traitement des bains de teinture de colorants reacuteactifs en agissant comme un filtre moleacuteculaire
tandis que la microfiltration retient les mateacuteriaux colloiumldaux tels que les colorants disperseacutes ou
de cuve gracircce agrave une laquomembrane eacutecranraquo (Van der Bruggen et al 2003) Lrsquoultrafiltration ne
srsquoapplique qursquoagrave la reacuteduction de DCO et des solides en suspension (Anselme and Jacobs 1996)
et nrsquoest reacuteellement efficace qursquoen combinaison avec la coagulationfloculation
B3- Adsorption sur charbon actif et autres mateacuteriaux
Le polluant est transfeacutereacute de la phase liquide vers la phase solide lors de lrsquoadsorption Le
charbon actif eacutetant consideacutereacute comme lrsquoadsorbant le plus efficace pour la reacuteduction de la
couleur est limiteacute pour lrsquoeacutelimination de certains colorants Seuls les cationiques colorant agrave
mordant disperseacutes ou dits de cuve sont eacutelimineacutes par cette technique (Raghavacharya 1997)
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C- Meacutethodes chimique
Les techniques drsquooxydation chimiques sont geacuteneacuteralement appliqueacutees quand les proceacutedeacutes
biologiques sont inefficaces Elles peuvent ecirctre ainsi utiliseacutees pour les proceacutedeacutes biologiques en
eacutetapes de preacutetraitement afin de diminuer la charge polluante Lrsquooxydation chimique est
eacutegalement appliqueacutee pour le traitement des organiques dangereux preacutesents en faibles
concentrations et des effluents chargeacutes de constituants reacutesistants aux meacutethodes de
biodeacutegradation Le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) le Cl2 et O3 sont les reacuteactifs les plus souvent
utiliseacutes pour ce type de traitement Le H2O2 est un oxydant moyennement fort et son application
pour le traitement des polluants organiques et inorganiques est bien eacutetablie (Neyens et al
2003) Mais lrsquooxydation par H2O2 nrsquoest pas suffisamment efficace pour de fortes concentrations
en colorant Hamada et al (1998) ont proposeacute de traiter les colorants azoiumlques par hypochlorure
de sodium Cependant si la moleacutecule initiale est deacutetruite les halogegravenes sont susceptibles de
former des trihalomeacutethanes comme sous-produits de deacutegradation lesquels sont canceacuterigegravenes
pour lrsquoHomme
Drsquoougrave la neacutecessiteacute drsquoutiliser des produits drsquooxydation encore plus performant comme les
proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutes (POA)
2- Procegravedes classiques de traitement des effluents textiles Proceacutedeacutes drsquoOxydation
Avanceacutee (POA)
Lrsquoindustrialisation intensive qui a vu le jour au cours du dernier siegravecle a causeacute lrsquoapparition dans
lrsquoenvironnement de polluants eacutemergents reacutefractaires qui sont reconnus canceacuterigegravenes et
mutagegravenes Dans lrsquooptique de limiter la pollution de lrsquoenvironnement des strateacutegies de
traitement efficaces et eacutecologiques ont eacuteteacute deacuteveloppeacutees Parmi ces strateacutegies se trouve
lrsquoapplication des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee (POA) Figure 3
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Il srsquoagit de proceacutedeacutes de traitement oxydatif qui peuvent ecirctre subdiviseacutes en quatre groupes
(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse
utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et reacutepondent aux
critegraveres suivant (Suty et al 2003)
Ne pas induire de pollution secondaire
Non toxique
Non corrosif pour les eacutequipements
Etre le plus rentable possible
Etre relativement le plus simple agrave manipuler
Les OHbull sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse utiliser dans le domaine des
eaux et des effluents industriels avec une vitesse drsquooxydation (109
fois plus eacuteleveacutee) agrave celle de
lrsquoozone et son potentiel drsquooxydation est de 28 VENH (Parsons 2004) Tableau 1
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique
Oxydant Pouvoir oxydant Edeg (VENH)
OHbull 280
Oo 242
O3 207
H2O2 (milieu acide) 178
Cl2 136
O2 123
Plusieurs secteurs ont utiliseacutes ces proceacutedeacutes pour traiter leurs eaux par exemple Parsons (2004)
lrsquoa utiliseacute pour le traitement des eaux de surface et souterraines Martinez-Huitle and Ferro
(2006) lrsquoont utiliseacute pour le traitement des eaux industrielles Hayet (2011) lrsquoa testeacute dans
lrsquoeacutelimination du 4- chloropheacutenol Hsing et al (2007) et Wu and Chang (2006) ont lrsquoutiliseacute pour
deacutecolorer les eaux des industries textiles Bouafia (2010) a utiliseacute le proceacutedeacute drsquooxydation
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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avanceacutee baseacutee sur le reacuteactif de fenton pour deacutegrader les colorants textiles Derradji (2012) a
coupleacute le POA avec un traitement biologique pour le traitement des eaux useacutees industrielles
3- Reacuteactif de Fenton (H2O2Fe2+
)
Fenton avait deacutecrivit agrave la fin du XIX egraveme
siegravecle que le fer ferreux (Fe2+
) favorisait fortement
lrsquooxydation de lrsquoacide maleacuteique par le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) en milieu acide (Fenton
1894) Des travaux ulteacuterieurs ont montreacute que la combinaison de H2O2 et de Fe2+
nommeacute
laquo Reacuteactif de Fenton raquo eacutetant un oxydant efficace pour une grande varieacuteteacute de substrats
organiques notamment les pheacutenols les pesticides les aromatiques polycycliques et des
colorants en particulier les azoiumlques (Spadaro et al 1994 Benitez et al 2001 De Heredia et
al 2001) Quarante (40) ans plus tard Haber and Weiss (1934) identifiaient le radical
Hydroxyl comme eacutetant lrsquoespegravece oxydante de la reacuteaction preacutesenteacutee ci-dessous et communeacutement
appeleacutee reacuteaction de Fenton
(Eq2)
Le fer ferrique geacuteneacutereacute peut ensuite reacuteagir avec le peroxyde drsquohydrogegravene pour redonner le fer
ferreux
(Eq3)
La vitesse de deacutecomposition de H2O2 par le Fer II augmente lorsque le pH augmente (le 5) car
dans cette gamme de pH la forme preacutedominante Fe(OH) 2+
est beaucoup plus reacuteactive que lrsquoion
Fe2+
(Kuo 1992)
Lrsquoeacutetude de la deacutepollution des effluents textiles coloreacutes par le proceacutedeacute Fenton (systegraveme H2O2
Fe2+
) a eacuteteacute reacuteveacuteleacutee tregraves efficace et plusieurs eacutetudes ont montreacute que le taux de mineacuteralisation des
colorants syntheacutetiques augmente avec lrsquoaugmentation des doses des reacuteactifs et du temps de
reacuteaction Le rapport des reacuteactifs R =
et le rapport
joue aussi un rocircle important
dans la vitesse de deacutegradation de colorants de deacutepart et sur le taux de mineacuteralisation (Kuo
1992)
Le proceacutedeacute Fenton possegravede trois (03) caracteacuteristiques attractives pour le traitement des
composeacutes organiques (Redha 2011)
Les radicaux hydroxyles OHbull produits reacuteagissent tregraves rapidement (10
9 fois plus reacuteactif
que le O3)
Les reacuteactifs sont simples agrave manipuler et sans danger pour lrsquoenvironnement
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Les produits finaux de deacutegradation (H2O CO2 ions mineacuteraux et hydroxydes ferriques)
nrsquointroduisent pas une pollution suppleacutementaire
Le proceacutedeacute de Fenton est composeacute geacuteneacuteralement de quatre eacutetapes principales ajustement du
pH oxydation neutralisation et coagulationpreacutecipitation Pour lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute la
reacuteaction de fenton ne peut se produire qursquoagrave un pH voisin ou eacutegal agrave 3 ce qui reacutesulte un ajout des
solutions acides Au-delagrave des valeurs de pH comprises entre 3 et 4 le fer (Fe2+
ou Fe3+
) est
susceptible de preacutecipiter et former des hydroxydes de fer induisant ainsi une faible activiteacute
catalytique Le milieu doit ecirctre approvisionneacute drsquoune maniegravere continue Ce qui peut alourdir les
couts de traitement
Le proceacutedeacute Fenton est consideacutereacute aujourdrsquohui comme le proceacutedeacute dont sa mise en œuvre est facile
et plus utiliseacute dans le monde pour le traitement drsquoeffluents industriels textiles mais le proceacutedeacute
est limiteacute par le manque de geacuteneacuteration du catalyseur qui neacutecessite geacuteneacuteralement un apport
constat en reacuteactif et qui contraint de ce fait agrave lrsquoapprovisionner en continu le milieu en peroxyde
drsquohydrogegravene (H2O2) tregraves couteux
III- LA LATERITE
Le Burkina-Faso est un pays de lrsquoAfrique occidentale avec une superficie de 274 000 kmsup2 et le
recouvrement lateacuteritique est un caractegravere dominant des paysages peacuteneacuteplaines ou tabulaires qui
caracteacuterisent sa plus grande partie Les lateacuterites se preacutesentent sous forme de plateaux eacutetendus
buttes teacutemoins cuirasses indureacutes etc Lrsquoeacutepaisseur de ces lateacuterites varie selon la nature des
formations sur lesquelles elles se reposent
La lateacuterite (du latin later brique) est une roche rouge ou brun qui se forme par alteacuteration des
roches sous les climats tropicaux Elle est constitueacutee du fer (Limonite ferrihydrite geothite
heacutematite) drsquoaluminium (Gibbsite cliachite boehmite) de titane de manganegravese et de
silicium On la trouve surtout en domaine intertropical et recouvre 33 des continents
Pour lrsquoeacutetude de la deacutegradation du colorant BM nous avons utiliseacute deux types de lateacuterite
provenant lrsquoune de la reacutegion de Koubri dans le Centre et contenant 314 de fer et lrsquoautre dans
la reacutegion Sud-Ouest du Burkina-Faso contenant 447 pour le traitement (Figure 4) Ces
lateacuterites ont eacuteteacute caracteacuteriseacutees au Laboratoire CRISMAT (Centre National de Recherche et de
Technologie Mateacuteriaux ENSI Caen) en France
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI)
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CHAPITRE II MATERIELS ET METHODE
Lrsquoutilisation des substances organiques dans lrsquoindustrie sans traitement est la deacutegradation de la
qualiteacute des eaux qui se reacutepercute sur la santeacute de lrsquoecirctre humain Dans ce chapitre nous allons voir
les produits et mateacuteriels ainsi que la meacutethodologie expeacuterimentale utiliseacutes pour la deacutegradation du
colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute Fenton en phase homogegravene en utilisant le fer
industriel puis le fer extrait de la lateacuterite
Nous preacutesentons en premier lieu la technique du dosage du BM et les reacuteactifs utiliseacutes pour la
deacutegradation de notre colorant Nous eacutevoquons les techniques de caracteacuterisation de la lateacuterite par
diffraction des rayons X et analyse quantitative
I- PRODUITS ET MATERIELS
1 Les produits utiliseacutes (Fer industriel H2O2 BM acide lateacuterite)
Pour lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite nous avons utiliseacute
certains reacuteactifs qui sont illustreacutes dans le tableau 2
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes
Produits Fournisseur Qualiteacute
Bleu de meacutethylegravene Fluka 96
Peroxyde drsquohydrogegravene
(H2O2)
Preacutepareacute par
Laboratoires Gilbert (CA 655-
301-3)
9
Acide sulfurique (H2SO4) Sigma-Aldrich (CA 7664-93-9) 95-97
Sulfate ferreux (FeSO4
7H2O
Fluka Chemika (CA44990) 98
Hydroxyde de Sodium
NaOH
Sigma Aldrich 32
Eau ultra-pure ou Milli-Q Polisseur drsquoeau du LEDES 0055 microScm ou 183
MΏ
2- Mateacuteriels utiliseacutes
Les mateacuteriels utiliseacutes pour les suivis cineacutetiques de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite sont la spectrophotomeacutetrie DR 5000 la lateacuterite et les trois types drsquoacides
lrsquoacide sulfurique lrsquoacide chlorhydrique lrsquoacide nitrique pour lrsquoextraction du fer de la lateacuterite
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Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM
Les eacutechantillons de lateacuterites utiliseacutees lors de ce travail ont eacuteteacute caracteacuteriseacutes au Laboratoire
CRISMAT (Centre National de Recherche Technologique Mateacuteriaux ENSI Caen) en France Ils
proviennent de deux reacutegions du Burkina-Faso (Dano et Koubri) contiennent respectivement 44
7 et 314 de fer et ont eacuteteacute obtenus par les analyses en diffraction des rayons X (DRX) et en
microscopie eacutelectronique agrave balayage (MEB)
Le principe de lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS
Lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS est une analyse quantitative en des points ou zones speacutecifiques dun
eacutechantillon en utilisant la spectromeacutetrie agrave seacutelection deacutenergie (EDS)
Son principe est que par lintermeacutediaire dun canon agrave eacutelectrons un faisceau deacutelectrons est envoyeacute
sur leacutechantillon En contact avec la matiegravere ces eacutelectrons interagissent de diffeacuterentes faccedilons
Le MEB-EDS du laboratoire va permettre dexploiter trois informations distinctes dont deux qui
vont ecirctre traduites en images
-Une image en eacutelectrons secondaires (SE) qui naicirct dune interaction entre les eacutelectrons du
faisceau et les eacutelectrons des couches eacutelectroniques de latome et qui nous donnera une
information topographique de leacutechantillon
- Une image en eacutelectrons reacutetrodiffuseacutes (BSE) qui reacutesulte de linteraction entre les eacutelectrons du
faisceau le noyau et le nuage eacutelectronique de latome et qui permettra de creacuteer une image par
contraste chimique
- Une troisiegraveme information que lon obtient est une analyse eacuteleacutementaire le microscope
eacutelectronique agrave balayage eacutetant coupleacute agrave un deacutetecteur de rayons X agrave dispersion deacutenergie
Le principe de lrsquoanalyse par Diffraction Rayon X (DRX)
La diffraction des rayons X est une technique danalyse fondeacutee comme son nom lrsquoindique sur la
diffraction des rayons X sur la matiegravere La diffraction des rayons X est un pheacutenomegravene
dinterfeacuterence constructive qui se produit quand un faisceau de rayons X (onde
eacutelectromagneacutetique) peacutenegravetre dans un cristal (empilement peacuteriodique datomes) Il peut donc
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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apparaitre quand on place un monocristal un poly-cristal ou une poudre devant une source de
rayons X Lemplacement des faisceaux diffracteacutes nous informe sur la peacuteriodiciteacute du (des) cristal
tandis que lintensiteacute de ces faisceaux nous informe sur la nature et la position des atomes
contenus dans le cristal La position des intensiteacutes diffracteacutees nous renseignera sur la taille de la
maille tandis que lintensiteacute nous permettra de calculer la position des atomes dans la maille
ainsi que leur nature Les proprieacuteteacutes chimiques ou physiques dun mateacuteriau deacutependent de la
position et la nature des atomes du cristal
Les caracteacuteristiques du diffractomegravetre des eacutechantillons de la poudre de lateacuterite analyseacutee sur un
diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 eacutequipeacute drsquoun monochromateur avant et drsquoun deacutetecteur Lynx-
Eye sont rassembleacutees dans le tableau et figures ci-dessous
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Position initiale [deg2Th] 10 0050
Position finale [deg2Th] 99 9910
Taille [deg2Th] 00110
Temps drsquoeacutetape de balayage [s] 1170
Fente de divergence Fixed
Fente de divergence [mm] 2
Tempeacuterature de mesure [degC] 21
Mateacuteriel drsquoanode Cu
K Alpha 1 [Aring] 154060
Geacuteneacuterateur 40 mA 40 kV
Monochromateur de rayon incident Oui
Rotation Non
Ouverture de deacutetecteur [deg] 35
Deacutetecteur de discrimination LL [V] 017
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Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri
Les diffeacuterentes phases des eacutechantillons de lateacuterites par lrsquoanalyse en diffraction RX sont
reacutecapituleacutees sur ce tableau
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
Phase Koubri Dano
-massique -massique
Phase majoritaire Kaolinite 333 36
Quartz 326 161
Deuxiegraveme sous-ensemble de phase Goethite FeO(OH) 211 352
Heacutematite Fe2O3 73 63
Ferrite
(fer-alpha)
3 32
Phase anatase TiO2 27
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II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE
1- Preacuteparation de la solution du bleu de meacutethylegravene
La solution megravere du BM de concentration 1 g L-1
a eacuteteacute preacutepareacutee en mettant les cristaux dans un
litre drsquoeau distilleacutee Les solutions standard pour lrsquoeacutetablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage ont
eacuteteacute obtenues par des dilutions successives jusqursquoaux concentrations deacutesireacutees
Le suivi de lrsquoeacutevolution de la concentration du BM au cours du temps est fait par
spectrophotomeacutetrie UVVisible
2- Principe de la spectrophotomeacutetrie UVVisible
La spectrophotomeacutetrie est une technique analytique quantitative qui consiste agrave mesurer
lrsquoabsorbance ou la densiteacute optique drsquoune substance chimique donneacutee en solution La meacutethode
repose sur la loi de Beer-Lambert qui eacutenonce
Lorsqursquoune substance absorbe de la lumiegravere dans le domaine de lrsquoultra-violet et du
visible lrsquoeacutenergie absorbeacutee provoque des perturbations dans la structure eacutelectronique des
atomes ions ou moleacutecules Un ou plusieurs eacutelectrons utilisent cette eacutenergie pour sauter
drsquoun niveau de basse eacutenergie agrave un niveau de plus haute eacutenergie Ces transitions
eacutelectroniques se font dans le domaine de 350 agrave 800nm pour le visible et entre 200 agrave 350
nm pour lrsquoultra-violet
Un milieu homogegravene traverseacute par la lumiegravere absorbe une partie de celle-ci les
diffeacuterentes radiations constituant le faisceau incident sont diffeacuteremment absorbeacutees
suivant leur longueur drsquoonde et les radiations transmisses sont alors caracteacuteristiques du
milieu
Soit un rayon lumineux monochromatique de longueur drsquoonde λ traversant un milieu
homogegravene drsquoeacutepaisseur l Le taux de deacutecroissance de lrsquointensiteacute lumineuse en fonction de
lrsquoeacutepaisseur du milieu absorbant est donneacute par la loi de Lambert
A= log (
) (Eq4)
Avec
I0 intensiteacute initiale de la lumiegravere traverseacutee
I intensiteacute de la lumiegravere transmise
A absorbance
La spectrophotomeacutetrie UVVisible permet de suivre la deacutecoloration des solutions gracircce aux
absorbances qui eacutevoluent en fonction du temps de traitement Elle permet eacutegalement de suivre
lrsquoeacutevolution des ions gracircce agrave leurs diffeacuterents dosages
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3- Caracteacuterisation par spectrophotomeacutetrie UVVisible des solutions du BM
a- Deacutetermination des longueurs drsquoondes drsquoabsorption maximale
Le spectre drsquoabsorbance du BM a eacuteteacute balayeacute entre 200 et 800 nm afin de suivre quantitativement
sa concentration Les pics de notre colorant sont obtenus agrave 661nm et 291nm (fig 8) Les
diffeacuterentes absorbances ont eacuteteacute deacutetermineacutees et une courbe deacutetalonnage a eacuteteacute traceacutee en utilisant
des solutions standard variant de 0 agrave 8 mg L-1
pour les deux longueurs drsquoondes
Figure 8 Spectre du Bleu de meacutethylegravene
b- Etablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage du BM
La concentration [Fx] des solutions eacutetalon varie de 1 agrave 8 mg L-1
Les volumes agrave preacutelever sont
calculeacutes en appliquant lrsquoeacutequation suivante
(Eq5)
Avec [Fx] - Concentration de lrsquoeacutetalon
Vx - Volume drsquoeacutetalon agrave preacuteparer
[M] - Concentration de la solution megravere
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene
Solution Zero 1 2 3 4 5
Concentration [mgL-1] 0 2 3 4 6 8
Volume neacutecessaire [mL] 0 02 03 04 06 08
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Pour tracer la courbe drsquoeacutetalonnage nous avons introduit les diffeacuterents volumes dans des fioles de
100 mL ensuite nous avons compleacuteteacute agrave lrsquoeau distilleacutee jusqursquoau trait de jauge On a mis la
spectrophotomeacutetrie en marche et proceacutedeacute agrave la lecture du blanc puis successivement des solutions
eacutetalons
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm)
Solution 0 1 2 3 4 5
Con (mg L-1
) 0 2 3 4 6 8
Absorbance (nm) pour λ = 661 0 085 13 18 23 3
Absorbance (nm) pour λ = 291 0 04 06 09 12 17
Figure 9 Courbe deacutetalonnage (λmax = 661 nm et λmax = 291 nm) variation de labsorbance en
fonction de la concentration du BM
4- Preacuteparation des solutions de fer
a- Solution de fer industriel
Le reacuteactif utiliseacute est le sulfate ferreux ou sulfate de fer (II) drsquoune poudre blanchacirctre agrave lrsquoeacutetat
anhydre dont la formule est FeSO4 7H2O Pour la preacuteparation du Fe2+
de concentration 3 g L-1
nous avons verseacute 3 g du sulfate ferreux anhydre dans une fiole de 1 L contenant 500 mL drsquoeau
milli-Q puis ajouter une (1) goutte drsquoacide sulfurique (H2SO4) concentreacute agrave 98 dans la fiole et
laisser agiter pendant 30 secondes Apregraves compleacuteter jusqursquoau trait de jauge et placer sous
agitation durant 1 h jusqursquoagrave lrsquoobtention drsquoune solution de couleur rouge brique
b- Solution de fer de la lateacuterite
Pour la deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite les solutions de la lateacuterite
ont eacuteteacute preacutepareacutees de la maniegravere suivante
Pour le lit de lateacuterite nous avons preacuteleveacute
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
Compleacuteter drsquoeau milli-Q (eau ultra pure) jusqursquoau trait de jauge
y = 03938x
Rsup2 = 09869
0
05
1
15
2
25
3
35
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
661nm
y = 02094x
Rsup2 = 09972
0
02
04
06
08
1
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
291 nm
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Ajuster par la suite le pH de la solution agrave 3 avec lrsquoacide sulfurique (concentreacute agrave
95-97)
Figure 8 Lit de lateacuterite
Pour la lateacuterite attaqueacute par de lrsquoacide concentreacute pour lrsquoextraction du Fer
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
30 m L drsquoacide (HClHNO3H2SO4)
Ajouter avec prudence 20 mL drsquoeau milli-Q pour avoir 50 mL de solution
Preacutelever le surnageant pour le traitement du bleu de meacutethylegravene
Figure 9 Attaque acide de la lateacuterite
5- Preacuteparation des meacutelanges colorant- reacuteactif de Fenton
Lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM srsquoest faite par trois diffeacuterentes eacutetapes
Une solution du BM est soumise agrave un traitement par proceacutedeacute Fenton en utilisant du H2O2
et le fer industriel (Fe2+
) ajustement du pH agrave 3 (Fig12)
Figure 10 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Pour la deacutegradation du BM en utilisant la lateacuterite deux eacutetapes ont eacuteteacute imageacutes lrsquoune par
un lit de lateacuterite et lrsquoautre par la lateacuterite attaqueacutee par trois types drsquoacides (Fig13)
Figure 11 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite
6- Etude cineacutetique de la deacutecoloration du BM
Nous avons deacutetermineacute la cineacutetique de deacutecoloration agrave partir des valeurs des absorbances trouveacutees
agrave 661nm La deacutetermination de la constante de vitesse kapp permet de donner un ordre de
grandeur de la vitesse Expeacuterimentalement on peut montrer que la vitesse de reacuteaction bilan du
BM srsquoeacutecrit de la maniegravere suivante
Bleu de meacutethylegravene + OHbull rarr sous-produit du bleu de meacutethylegravene (Eq6)
Pour la cineacutetique drsquoordre 1
V = -
= kapp (Eq7) reacuteaction de pseudo ordre un laquo1 raquo
Avec
V vitesse de deacutegradation catalytique (mg L-1
h-1
)
kapp constante apparente de deacutegradation (min ou h-1
)
[BM] concentration du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
t temps de reacuteaction (h)
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
Ln (
) = kapp t (Eq8)
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Figure 12 Reacuteaction de pseudo ordre 1
Pour la cineacutetique drsquoordre 2
V = -
= kapp (Eq9) reacuteaction de pseudo ordre un laquo2 raquo
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
int
= - int
(Eq10)
(Eq11)
Figure 13 Reacuteaction de pseudo ordre 2
Pour le calcul des rendements ou taux drsquoabattement (τ) agrave lrsquoissu des eacutetudes cineacutetiques de
deacutegradation du BM nous avons utiliseacute cette formule ci-dessous
τ =
(Eq12)
Rsup2 = 09863
-070
-060
-050
-040
-030
-020
-010
000
0 2 4 6 8
ln (C
Co)
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 1
Rsup2 = 09499
0
0005
001
0015
002
0025
003
0 2 4 6 8
1C
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 2
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS
I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL
Tous les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave tempeacuterature ambiante (25degC) Les concentrations du bleu de
meacutethylegravene choisies pour lrsquoexpeacuterience sont 10 et 40 mg L-1
1- Effet de pH du milieu
Etant donneacute que le proceacutedeacute Fenton est baseacute sur lrsquoeffet catalytique du Fer et plus preacuteciseacutement
du Fe2+
il nous est paru neacutecessaire de commencer lrsquoeacutetude par la deacutetermination du pH
optimale pour le proceacutedeacute Lrsquoajustement du pH du milieu srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoune solution
drsquoacide sulfurique Ce choix est justifieacute par lrsquoexistence deacutejagrave au sein de la solution des ions
2-
suite agrave lrsquoaddition du Fe2+
sous la forme de FeSO4 7H2O
Les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes avec une concentration en BM de 20 mg L-1
un rapport R = 15
correspondant agrave des concentrations de 6 et 040 mg L-1
en H2O2 et Fe2+
respectivement et
pour des valeurs de pH variant entre 3 et 5 Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacute sur figure 16
Figure 14 Effet du pH
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t = 20
min)
pH Rendement ()
3 96
35 5245
4 6156
5 5509
000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 5 10 15 20
[BM
] m
gL
ˉˡ
temps de deacutegradation (mn)
pH = 3
pH = 35
pH = 4
pH = 5
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Drsquoapregraves le tableau preacutecegravedent nous observons que le pH favorable pour la deacutegradation du BM
par le proceacutedeacute Fenton est pH = 3 avec un taux de deacutegradation de 96 au bout de 20 min
De nombreux travaux sur les proceacutedeacutes Fenton ont montreacute que le pH 3 semble ecirctre la meilleure
valeur pour une deacutegradation optimale des polluants organique ((Tang and Huang 1996 Kuo
and Lo 1999) Pour la suite du travail nous adopterons deacutesormais cette valeur de pH
2- Effet de la concentration en BM
Nous avons traiteacute agrave un pH = 3 et agrave 25degC deux solutions du BM de concentration diffeacuterentes
(10 mg L-1
et 40 mg L-1
) en fixant les concentrations de Fe2+
agrave 134 mg L-1
et celle du H2O2 agrave
6 mg L-1
(figure 17)
Figure 15Effet de la concentration du BM
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM
[BM] mg L-1
Rendement () Temps de
deacutecoloration (min)
10 9738 8
40 9565 14
Nous avons constateacute que la concentration du BM de concentration 10 mg L-1
srsquoest deacutegradeacutee
rapidement et complegravetement avec un temps de deacutecoloration (td) de 8 min tandis que celle de
40 mg L-1
est plus lente avec un td de 14 min Donc plus la solution est concentreacutee plus le
temps de deacutegradation est important
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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La cineacutetique de deacutecoloration du colorant BM de concentrations respectives de 10 et
40 mg L-1
obeacuteit agrave la loi cineacutetique de pseudo premier
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM
Solution kapp
BM = 10 mg L-1
028
BM = 40 mg L-1
010
La deacutetermination de la constante apparente de vitesse montre eacutegalement que cette derniegravere
varie en fonction de la concentration en BM En effet la valeur de kapp est deux fois plus
supeacuterieure pour une concentration en BM de 10 mg L-1
que pour celle de 40 mg L-1
3- Etude spectrophotomeacutetrique UVVisible du bleu de meacutethylegravene
Figure 16 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel
Une solution du bleu de meacutethylegravene de concentration 40 mg L-1
est soumise agrave un traitement par
proceacutedeacute Fenton en utilisant 6 mg L-1
de H2O2 et le fer industriel agrave une concentration de 134
mg L-1
Des preacutelegravevements ont eacuteteacute effectueacutes agrave des intervalles reacuteguliers de temps afin de suivre
lrsquoeacutevolution de la deacutegradation par Spectrophotomeacutetrie Lrsquoanalyse spectromeacutetrique des
eacutechantillons est effectueacutee par un balayage du spectre UV-Visible entre 200 et 800 nm (figure
18)
Nous remarquons que plus le temps de traitement est important plus le pic drsquoabsorbance dans
le visible agrave 661 diminue drsquointensiteacute pour srsquoannuler complegravetement agrave partir du 30 min Par
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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contre le pic dans le domaine UV agrave 291 il diminue certes drsquointensiteacute mais ne srsquoannule pas
mecircme apregraves 45 min de traitement
Ce reacutesultat nous permet de conclure que le proceacutedeacute Fenton permet une deacutegradation partielle
de la moleacutecule du BM au bout de notre temps de reacuteaction Drsquoapregraves Cao et al (1999) les pics
appartenant aux domaine drsquoUV entre 200 et 260 sont relatives au cycle benzegravene mono ou
poly substitueacute Ceci revient agrave dire que la deacutegradation du BM passe par deux eacutetapes
Deacutegradation du groupement fonctionnel de la moleacutecule du BM (λ = 661 nm) crsquoest agrave
dire que la rupture de lrsquoheacuteteacuterocycle central entraine la perte des conjugaisons des deux
lateacuteraux ce qui explique la deacutecoloration plus ou moins rapide de la solution
La deacutegradation des cycles benzegravene persistant en solution est beaucoup plus lente
puisque lrsquointensiteacute de ce pic (λ = 291 nm) diminue mais ne srsquoannule pas alors que la
solution est claire On peut dire eacutegalement que cette deacutegradation des cycles benzegravene
persistants est due au temps de reacuteaction trop court
4- Effet de la concentration du H2O2
a) En Absence de Fer
En utilisant deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
nous
avons varieacute les concentrations du H2O2 de 1 agrave 6 mg L-1
en absence du fer agrave un pH = 3 et agrave
tempeacuterature ambiante Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacutes sur la figure ci-dessous
Figure 19 Deacutegradation du BM par H2O2 seul
Quel que soit la concentration du BM 10 mg L-1
ou 40 mg L-1
lrsquoeffet du H2O2 sur la
deacutegradation du colorant est pratiquement nulle En effet apregraves un temps arbitraire de 20 min
de traitement on remarque un taux drsquoabattement de 17 pour la concentration en BM de 10
mg L-1
alors qursquoil est nul pour une concentration initiale de 40 mg L-1
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Il est donc clair que le pouvoir oxydant du H2O2 nrsquoest pas assez suffisant pour pouvoir
deacutegrader le BM En effet le H2O2 agrave un pouvoir oxydant de Edeg = 176 VENH par contre
celui drsquoOHbull est de 28 VENH
La mecircme conclusion a eacuteteacute observeacute par Naima (2008) sur lrsquoutilisation du H2O2 seul dans le
traitement des huiles drsquoolive (margines) Le reacutesultat a donneacute que le H2O2 seul pour des valeurs
de concentrations 3 et 20 g L-1
ne peut eacuteliminer totalement la margine de lrsquoeffluents drsquohuilerie
drsquoolive de concentration initiale de 1 g L-1
la moyenne de taux drsquoabattement obtenue ne
deacutepasse pas la valeur de 32 Yameogo (2013) a remarqueacute eacutegalement que lrsquoutilisation du
H2O2 seul nrsquoa eu aucune influence sur la deacutegradation de lrsquoamarante par proceacutedeacute photo-fenton
et heacuteteacuterogegravene avec charbon actif la concentration nrsquoa pas varieacute tout au long du traitement
b) En preacutesence du Fer
Lrsquoefficaciteacute du traitement est donc tributaire de lrsquoexistence de deux entiteacutes H2O2 et Fe2+
En
effet Bach et al (2010) ont utiliseacute le Fe2+
pour traiter lrsquoeau industrielle ils ont trouveacute que le
fer a permis de mineacuteraliser 95 drsquoeacutethylegravene-glycol et 85 de pheacutenol dans une eau industrielle
par proceacutedeacute Fenton Marciel et al (2004) ont remarqueacute que lrsquoapport de sulfate ferreux a
ameacutelioreacute la reacuteduction du COT de 45 agrave 55 lors drsquoune eacutetude drsquooxydation drsquoune solution
pheacutenolique par le proceacutedeacute photo-fenton
Pour la suite Nous avons maintenu la mecircme variation des concentrations en H2O2 (de 1 agrave 6
mg L-1
) mais en additionnant le fer industriel (sulfate ferreux) avec une concentration de 134
mg L-1
pour deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
agrave
tempeacuterature ambiante et agrave un pH eacutegale agrave 3 Ceci revient qursquoen solution le rapport R =
varie de 075 15 25 5 (Figure 20)
Figure 17 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Quel que soit la concentration initiale en BM ou en H2O2 lrsquoaddition du fer a entraineacute
lrsquoapparition de la deacutegradation graduelle de la coloration
Plus la concentration en H2O2 est importante plus la vitesse de deacutegradation augmente
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
[BM] mg L-1
10 40
Variation de H2O2 Rendement () Rendement ()
1 6730 5508
2 8522 7029
3 9769 9632
6 9954 9860
La figure 20 montre que taux de deacutecoloration en preacutesence du catalyseur devient plus
important avec lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 Il passe apregraves 60 min de
traitement de 6730 pour une concentration en H2O2 de 1 mg L-1
agrave 9954 pour celle de 6
mg L-1
Ceci est parfaitement preacutevisible puisque lrsquoexistence de lrsquoHydroxyde radicalaire principale
responsable de la deacutegradation est tributaire de la concentration initial en H2O2 (Eq2 sect 11)
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence de
la variation du H2O2
[BM] = 10 mg L-1
[BM] = 40 mg L-1
Ordre de la
reacuteaction k k
075 00036 00005 Ordre 2
15 00092 00007
25 0067 0065 Ordre 1
5 02879 0103
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Nous remarquons que lorsque la concentration en H2O2 augmente lrsquoordre partiel de la reacuteaction
change En effet pour des concentrations en H2O2 lt 3 mg L-1
la reacuteaction de deacutegradation est de
lrsquoordre 2 alors que pour des concentrations plus eacuteleveacutees elle est drsquoordre 1
Nadjette (2009) a montreacute que la deacutegradation du Meacutethyle Orange en preacutesence de dioxyde de
titane (TiO2) suit une cineacutetique drsquoordre 1 Redha (2011) a trouveacute eacutegalement lrsquoordre partiel de
la reacuteaction est eacutegal agrave 1 lors de son eacutetude sur le traitement du Rouge drsquoalizarine S et lrsquoOrange
G par proceacutedeacute drsquooxydation avanceacutee (POA)
Bennani et al (2010) ont eacutelimineacute le bleu de meacutethylegravene en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi
(Maroc) Les reacutesultats ont montreacute que le pseudo-second ordre peut deacutecrire le comportement
cineacutetique de lrsquoadsorption du bleu de meacutethylegravene sur lrsquoargile brute et celle purifieacutee Des reacutesultats
similaires ont eacuteteacute observeacutes Gurses et al (2006) et Tsai et al (2007)
Les valeurs de kapp obtenus pour une solution de concentration initiale en BM de 10 mg L-1
sont supeacuterieures agrave celles obtenues pour la solution de 40 mg L-1
et ce lagrave quel que soit lrsquoordre
de la reacuteaction ou la concentration en H2O2 en solution Ces valeurs augmentent avec
lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 et passe de 36 10-3
agrave 02879 et de 05 10-3
agrave 0103
pour une les solutions en BM de 10 et 40 mg L-1
respectivement
5- Effet de la concentration en fer
Pour la suite nous eacutetudierons lrsquoeffet de la concentration en Fer sur lrsquoefficaciteacute du traitement
du BM pour deux solutions de concentration 10 et 40 mg L-1
en BM Les essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes en maintenant constante la concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
et en faisant varieacute la
concentration en Fe2+
de 02 agrave 134 mg L-1
correspondant agrave une variation du rapport R =
de 5 agrave 30
Figure 18 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM
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En absence de fer aucune baisse dans la concentration en BM nrsquoest observeacutee Pourtant degraves
lrsquoajout drsquoune faible concentration (02 mg L-1
) entraine une diminution progressive de la
couleur au cours du temps Il est eacutegalement observeacute que quel que soit la concentration initiale
en BM le temps de deacutegradation (td) du colorant est inversement proportionnel agrave la
concentration en Fe2+
en solution En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
td
passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 alors que pour une concentration
de 40 mg L-1
il passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig22)
Figure 19 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer industriel
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction du rapport R
[BM] = 10 mg L
-1 [BM] = 40 mg L
-1
kapp kapp
OR
DR
E
1
par
rapport
agrave B
M 30 00027 00125
15 00061 00321
10 0026 00496
5 02879 0103
Nous remarquons que lrsquoeffet de lrsquoaugmentation de la concentration en Fe2+
en solution sur la
cineacutetique de deacutegradation du BM est beaucoup plus important pour des faibles concentrations
(10 mg L-1
) que pour les fortes concentrations (40 mg L-1
) En effet pour une variation de R de
30 agrave 10 kapp eacutevolue de 27 10-4
min agrave 26 10-2
min soit un facteur 100 pour une concentration
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en BM de 10 mg L-1
alors qursquoelle eacutevolue de 00125 agrave 005 soit un facteur 4 pour une
concentration en BM de 40 mg L-1
Drsquoapregraves ces reacutesultats on peut conclure drsquoune faccedilon geacuteneacuterale que la preacutesence drsquoune forte
concentration du catalyseur favorise la formation des radicaux OHbull principaux responsable de
la deacutegradation du BM Pourtant il a eacuteteacute montreacute dans plusieurs eacutetudes (Brillas et al 2004
Diagne 2006 Oturan et al 1999) que le Fe2+
ajouteacute agrave forte dose entraine une perte du
rendement du proceacutedeacute puisque le Fe2+
en plus de son rocircle de catalyseur peut jouer un rocircle de
destructeur crsquoest-agrave-dire qursquoil piegravege les OHbull produits
Lrsquoeacutelimination des polluants reacutefractaires est donc tributaire de la preacutesence des ions meacutetallique
sauf qursquoil neacutecessite un apport important en Fe2+
ce qui entraine un coucirct (Bouafia 2010)
Crsquoest pour cette raison que nous avons opteacute pour lrsquoutilisation de la lateacuterite en faisant une
attaque acide afin drsquoextraire le fer pour traiter le BM
II- UTILISATION DE LATERITE
Les eacutechantillons de la lateacuterite choisie se preacutesentent tous sous forme de poudres de couleur
ocre Lrsquoapplication drsquoun proceacutedeacute qui neacutecessite des quantiteacutes preacutecis de fer est un peu difficile
pour un pays dont le taux drsquoalphabeacutetisation est seulement de 218 et un seuil de pauvreteacute
(PIB par habitant est eacutegal agrave 1500 $) En effet lrsquoajout drsquoune forte concentration du catalyseur
dans la solution agrave traiter peut diminuer lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute Fenton Lrsquoanalyse DRX a
montreacute que la lateacuterite existante au Burkina-Faso est riche en fer En effet pour la reacutegion de
Dano le pourcentage en fer atteint 44 en masse alors que pour Koubri il est de 31
La premiegravere question auquel on srsquoeacutetait poseacute est si le fer eacutetait facilement ex tractable ou bien il
neacutecessite une mineacuteralisation preacutealable
1- Effet des lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
La figure ci-dessous montre lrsquoallure de lrsquoeffet de lit de lateacuterite de Dano drsquoune part et celui de
Koubri drsquoautre avec ajustement de pH dans une solution du BM de concentration 40 mg L-1
en maintenant ma concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 20 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
Nous observons que la solution du BM en contact avec le lit de Dano se deacutegrade plus vite que
celle en contact avec le lit de lateacuterite de Koubri Cela est ducirc au fait que la lateacuterite de Dano
libegravere plus facilement sa phase ferrique par rapport agrave celle de Koubri
2- Effet de lrsquoacide sur la lateacuterite (Dano et Koubri)
Dans ce cadre nous avons compareacute lrsquoeffet drsquoun lit de lateacuterite (ajustement du pH) et une lateacuterite
attaqueacutee avec du H2SO4 sur une solution du BM agrave 40 mg L-1
La concentration en H2O2 eacutetant
maintenue agrave 6 mg L-1
(figure 24)
Figure 21 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri
La figure 24 montre que la quantiteacute de colorant deacutegradeacutee deacutecroit plus rapidement dans le cas
de lrsquoattaque acide Ce comportement est ducirc qursquoelle libegravere plus de Fe2+
en solution Le Fe2+
en
contact avec le H2O2 forme les radicaux hydroxyles (OHbull) pour le traitement des polluants
organiques par le proceacutedeacute Fenton
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
[BM] mg
L-1
Dano Koubri
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Rendement
()
4394 9991 364 9685
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Le taux drsquoabattement du BM par lrsquoattaque acide sur la lateacuterite de Dano est de 9991 apregraves
un temps de manipulation de 5 heures alors que celui du lit de lateacuterite (ajustement du pH) est
de 4394 pour le mecircme intervalle de temps
Cette diffeacuterence de rendement entre les lits de deux lateacuterites (Dano 4394 et Koubri
364) est due que la lateacuterite de Dano libegravere plus facilement sa phase ferrique que celle de
Koubri Etant donneacute que les phases ferriques sont les mecircmes pour les deux lateacuterites on
pourrait conclure que la diffeacuterence provient aussi du fait que la lateacuterite de Dano est beaucoup
plus riche en fer Ce qui facilite son extraction et que pour Koubri la phase Anastase en TiO2
pourrait gecircner son extraction
3- Effet de trois types drsquoacides sur la deacutegradation du BM (lateacuterite de Dano et
Koubri)
Nous avons compareacute lrsquoefficaciteacute de 3 acides (sulfurique laquoH2SO4raquo chlorhydrique laquoHCl raquo et
nitrique laquoHNO3raquo) pour lrsquoextraction du fer des lateacuterites La concentration de la solution du
BM utiliseacutee est de 40 mg L-1
la concentration en H2O2 est toujours maintenue agrave 6 mg L-1
Figure 22 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri
La figure 25 montre que la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est la plus efficace pour la
deacutecoloration de la solution En effet Pour la lateacuterite de Dano le td est de 40 mn pour le H2SO4
et drsquoune heure (1h) et 1h30 pour le HNO3 et le HCl respectivement Pour celle de Koubri le
td de la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est drsquoune heure (1h) tandis que pour des deux autres
acides HCl et HNO3 les td sont respectivement de deux (2h) et quatre heure (4h)
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri
[BM] mg L-1
Dano Koubri
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Rendement () 9991 9890 9797 9685 9593 9223
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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On peut deacuteduire que lrsquoefficaciteacute de lrsquoattaque acide par le H2SO4 utiliseacute pour extraire le fer de
la lateacuterite est due au caractegravere diacide (H2SO4)
4- Etude cineacutetique de deacutecoloration par lrsquoattaque acide (Dano et Koubri)
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig26)
Figure 23 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer extrait de la lateacuterite
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction des attaques acides (Dano et Koubri)
Attaque acide Dano Koubri
kapp
OR
DR
E 1 par
rapport
agrave B
M
HCl 00127 00094
HNO3 00131 00096
H2SO4 00142 00194
Nous remarquons que lrsquoutilisation de la lateacuterite de Dano ne change pas lrsquoordre apparent de la
vitesse de deacutegradation qui reste eacutegale 1 La valeur de kapp varie de 127 10-2
min-1
pour HCl et
142 10-2
min pour H2SO4 ce qui confirme bien le reacutesultat obtenu pour la figure 19
Pour la lateacuterite de Koubri la valeur de kapp varie de 910-3
min-1
pour HCl et 194 10-2
min-1
pour H2SO4
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5- Etude comparative entre le traitement du BM en utilisant le rapport R et le fer
de la lateacuterite (Dano et Koubri)
Sur la figure 27 nous avons superposeacute les reacutesultats obtenus pour la deacutegradation drsquoune solution
de 40 mg L-1
du BM en preacutesence de 6 mg L-1
de H2O2 avec lrsquoajout de Fer extrait de la lateacuterite
de Dano et Koubri drsquoune part et le fer industriel drsquoautre part
Figure 24 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel
Il est montreacute que le taux de deacutegradation obtenu est perceptiblement le mecircme seule reste un
handicap le temps de traitement 20 min pour le fer industriel 40 min pour le fer extrait de la
lateacuterite de Dano et 1h pour celui de Koubri
Le traitement par la lateacuterite de Dano est efficace et preacutesente donc un avantage certains
puisqursquoil permet de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du BM par rapport agrave celui par la lateacuterite de
Koubri qui deacutegrade seulement que 9796
Beaucoup drsquoeacutetudes ont eacuteteacute faites sur lrsquoeacutelimination du bleu de meacutethylegravene En utilisant le
charbon actif commercial CECA40 de granulomeacutetrie infeacuterieure agrave 125 μm Houas et al (1999)
ont eacutelimineacute 93 du BM dans lrsquoeau pour un temps de contact de 5heures Kumar and
Tamilarasan (2013) ont utiliseacute 01g de charbon actif agrave base des graines drsquoacacia pour eacuteliminer
9312 de BM Bennani et al (2010) ont eacutetudieacute lrsquoadsorption BM sur lrsquoargile brute et
purifieacutee Ils ont montreacute que le processus drsquoadsorption est tregraves rapide et que 95 de la quantiteacute
adsorbeacutee est atteinte pendant les dix premiegraveres minutes Talidi (2006) a utiliseacute la pyrophyllite
(argile) il a montreacute que lrsquoadsorption du BM est de lrsquoordre de 7845 6658 et 5471
respectivement pour les concentrations initiales de 75 225 et 374ppm Sassi and Bennour
(2011) ont utiliseacute le traitement biologique par Biosorption du BM par Pseudomonas
Aeruginosa isoleacute agrave partir drsquoune boue de laiterie a montreacute un taux drsquoeacutelimination du BM variant
de 45 agrave 55 aux valeurs de pH = 7 et 8
Nous pouvons dire que le traitement par la lateacuterite a permis de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du
BM par rapport aux eacutetudes faites en utilisant drsquoautres mateacuteriaux et que la lateacuterite recouvre
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 100 200 300
[BM
] mg
Lˉˡ
temps de traitement (mn)
Attaque acide
(Dano)
Attaque acide
(Koubri)
Fer industriel
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page 37
33 du continent mondial ce qui pourrait rendre son utilisation moins chegravere par rapport aux
autres traitements (Fer industriel Charbon actifhellip) puis qursquoon nrsquoa pas fait une eacutetude
eacuteconomique pour voir son cout
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page 38
CONCLUSION
Ce travail qui a porteacute sur la deacutegradation du colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute
Fenton en comparant les performances obtenues entre lrsquoutilisation du fer industriel (Fenton
classique) et le fer extrait de la lateacuterite ont montreacute que
Pour lrsquoutilisation du fer industriel la deacutegradation du BM est obtenue agrave une valeur de 3 pour
une variation du rapport des concentrations R de 15 agrave 5 et que lrsquoutilisation du peroxyde (H2O2)
seul ne peut pas deacutegrader le BM car son pouvoir oxydant nrsquoest pas assez suffisant pour
pouvoir deacutegrader le colorant Lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute est donc intimement lieacutee agrave lrsquoexistence de
deux reacuteactifs En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
le temps de deacutecoloration
(td) passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 et pour celle de 40 mg L-1
il
passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R Le traitement du BM par proceacutedeacute
fenton est donc tributaire de lrsquoutilisation de Fe2+
Afin de minimiser le coucirct du traitement et surtout voir lrsquoefficaciteacute du traitement en utilisant la
lateacuterite nous avons essayeacute de remplacer le fer industriel par le fer extrait de la lateacuterite
provenant de deux reacutegions du Burkina-Faso Dano et Koubri
Les reacutesultats obtenus par lrsquoutilisation du fer de la lateacuterite sont inteacuteressants pour des eacutetudes sur
drsquoautres colorants En effet le lit de lateacuterite avec ajustement du pH a permis une deacutegradation du
colorant de 44 pour un temps de traitement de 5h tandis que le traitement par lrsquoattaque acide
lui a deacutegradeacute le BM de pregraves que 100 En effet les taux drsquoabattements pour lrsquoattaque acide de
la lateacuterite de Dano et de Koubri sont respectivement de 99 au bout de 40 min et de 97 pour
une manipulation drsquoenviron 1 h
Cette eacutetude sur la deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en utilisation le fer de la lateacuterite
nous a permis de montrer qursquoil est possible de simplifier de point de vue utilisation et coucirct le
proceacutedeacute Fenton pour les colorants syntheacutetiques drsquoeffluents industriel
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page 39
PERSPECTIVES
En perspectives il serait inteacuteressant
De faire une eacutetude approfondi pour voir le cout du traitement du proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite
Essayer de traiter drsquoautres familles de colorants en utilisant la lateacuterite attaqueacutee par
lrsquoacide pour voir lrsquoefficaciteacute du systegraveme
Appliquer le traitement sur des effluents textiles reacuteels
Imaginer un systegraveme de traitement agrave grand eacutechelle
Essayer le traitement sur drsquoautres polluants reacutecalcitrant PCB pheacutenol pesticides
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 40 -
REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE
Adnosinda M Martins M Nelson LJD Queiroz M (2003) Comparative studies of
fungal degradation of single or mixed bioaccessible reactive azo dyes Chemosphere
Vol 52 Page 973
Anselme C Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New-York Mc Graw
Hill Mallevialle Page 1087
Bach A Zach-Maor A Semiat R (2010) Characterization of iron oxide nanocatalyst in
mineralization processes Elsevier pp 6 Page 6
Barbeni M Minero C Pelizzetti E (1987) Chemical degradation of chlorophenols with
Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 16 Page 2237
Barclay S Buckley C (2000) Waste minimization guide for the textile industry University
of Durban South Africa Water Research Commission 1 Page 8
Barka N (2008) Lrsquoeacutelimination des colorants de synthegravese par adsorption sur un phosphate
naturel et par degradation photo catalytique sur TiO2 supporte (Thegravese doctorat Ndeg65)
Universiteacute Ibn Zohr UFR Physico-chimie des Mateacuteriaux agrave Caractegraveres Appliqueacutes Page
149
Benitez FJ Acero JL Real FJ (2001) The role of hydroxyl radical for the decomposition
of p-hydroxyl phenylacateic acid in aqueous solution Wat Res Vol 35 5 Page1343
Bennani Karim A Mounir B Hachkar M Bakasse M Yaacoubi A (2010) Elimination
du colorant basique ldquoBleu de meacutethylegravenerdquo en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi Erudit
_Journal of Water Science Vol 23 ndeg4 Page 388
Bouafia S (2010) Deacutegradation des colorants textiles par procegravedes drsquooxydation avanceacutee baseacutee
sur la reacuteaction de Fenton (Thegravese doctorat) Paris-Est et Saad Dahlab Paris Page160
Brillas E Boye B Sires I Garrido J Rodriguez R Arias C Cabot P-L (2004)
Electrochemical destruction of chlorophenoxy herbicides by anodic oxidation and
electro-fenton using a boron-bored diamond Electrochim Acta Vol49 Page 4496
Calobro V Pantano G Kang R Molinari R Drioli E (1990) Experimentation study on
integrated membrane processes in treatment of solution simulating textile effluents
Energy and analysis Vol 78 ndeg 2 Page 277
Cao J Wei L Huang Q Han S (1999) Reducing degradation of azo bye zero-valent iron
in aqueous solution Chemosphere Vol38 Page 571
De Heredia JB Torregrosa J Dominguez JR Peres JA (2001) Kinetic model for
phenolic compound oxidation by Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 45 Page90
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 41 -
Derradji C (2012) Traitement des eaux industrielles degradation des colorants azoiumlques par
un procegravede inteacutegreacute couplant un procegravede drsquooxydation avanceacutee et un traitement biologique
(Thegravese doctorat) Universiteacute Ferhat Abbas Page187
Diagne M (2006) Etude de degradation par oxydation avanceacutee eacutelectrochimique et
photochimique de pesticides organophosphoreacutes application a la degradation du
parathion meacutethyle et de lrsquoacephate en milieu aqueux (Thegravese doctorat) Universiteacute de
Marne-La valleacutee Page200
Ghosh D Bhattacharyya KG (2002) Adsorption of methylene blue on kaolinite Appl clay
Sci Vol20 Page 300
Goel RK Flora JRV Ferry J (2003) Mechanisms for naphthalene removal during
electrolytic aeration Wat Res V 37 Page 901
Gurses A Dogar Ccedil Yalcin M Accedilikyildiz M Bayrak R Karaca S (2006) The
adsorption kinetics of the cationic dye methylene blue onto clay J Hazard MatB Vol
131 Page 228
Haber F Weiss J (1934) The catalytic decomposition of hydrogen peroxide by iron salts
Pro Roy Soc A Vol147 Page 351
Hamada K Nishizawa M Yoshida D Mitsuishi M (1998) Degradation of an azo dye by
sodium hypochlorite in aqueous surfactant solution Dyes and pigments Vol 36 Page
322
Hayet B (2011) Elimination du 4-chlorophenols par POA (Thegravese doctorat) University Abou
Barh Belkaid Alger Page 164
Hsing HJ Chiang PC Chang EE Chen MY (2007) The decolorization and
mineralization of acid orange 6 azo in aqueous solution by advanced oxidation
processes A comparative study J Hazard Matter Page 16
Jaussaud P (1993) Histoire des colorants naturels Page 3
Kumar M Tamilarasan R (2013) Modeling studies for the removal of methylene blue from
aqueous solution using acacia fumosa seed shell activated carbon Elsevier Page 1116
Kuo CY Lo SL (1999) Oxidation of aqueous chlorobiphenols with photo-Fenton process
Chemosphere Vol 38page2051
Kuo W (1992) Decolorizing dye wastewater with Fentonrsquos reagent Vol 26 Ndeg 7 Page 886
Li ZM Shea PJ Comfort SD (1997) Fenton oxidation of 2 4 6-trinitrotoluene in
contaminated soil slurries Envir Eng Sci Vol 14 Page 56
Lopez C Valade AG Combourieu B Mielgo I Bouchon B Lema JM (2004)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 42 -
Mechanism of enzymatic degradation of the azo dye orange ii determined by exist 1h
nuclear magnetic resonance and electrospray ionization-ion trap mass spectrometry
Biochem Vol 335 Page 149
Mansour HB Boughzala O Dridi D Barillier D Chekir-Ghedira L Mosrati R (2010)
Les colorants textiles sources de Contamination de lrsquoeau Criblage de la toxiciteacute et des
meacutethodes de traitement Erudit Vol 24 ndeg 3 Page 238
Marciel R Santrsquoanna JGL Dezotti M (2004) Phenol removal from high salinity effluents
using Fentonrsquos reagent and photo-fenton reactions Chemosphere Vol57 Page 719
Martinez-Huitle CA Ferro S (2006) Electrochemical oxidation of organic polluants for the
wastewater treatment direct and indirect processes Chem Soc Rev Vol 35 Page
1340
Meink F Stoof H Kohrschuter H (1997) Les eaux reacutesiduaires individuelles Masson 2egraveme
eacutedition
Nadjette (2009) Deacutegradation photo catalytique de polluants organiques (Meacutethyle orange
pentachlorophenol et acide benzoiumlque) en preacutesence du dioxyde de titane nanocristallin
eacutelaboreacute par la meacutethode sol-gel (Thegravese doctorat) Badji Mokhtar-Annaba University
Page101
Naima S (2008) Traitement des effluents des huileries drsquoolive par oxydation au H2O2 (Thegravese
doctorat) Universiteacute MrsquoHamed Bougara-Boumerdes Laboratoire de Recherche
Technologie Alimentaire (LRTA) Page 154
Neyens E Baeyens J Weemaes M De Heyder B (2003) Pilot-scale peroxidation (H2O2)
of sewage sludge J Hazard MatB Page 106
Oturan M Aaron J Oturan N Pinson J (1999) Degradation of chlorophenoxyacid
herbicide in aqueous media using a nevol electrochemical method Pestic Sci Vol55
Page 562
Ounissa K (1996) Biodeacutegradabiliteacute adsorption et eacutechange ionique de quelques colorants
cationiques preacutesents dans les effluents liquides de la teinturerie de lrsquouniteacute Couvertex
drsquoAinDjasser (Thegravese doctorat) University Mentouri Constantine Page 103
Pagga U Brown D (1986) The degradation of dyestuffs part II Behaviour of dyestuffs in
aerobic biodegradation tests Chemosphere 15 4 Page 491
Parsons S (2004) Advanced oxidation processes for water and wastewater treatment Iwa
Alliance House Londres Page 356
Raghavacharya C (1997) Color removal from industrial effluents - A comparative review of
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 43 -
available technologies Chem Eng World Vol 32 Page 54
Redha MD (2011) Traitement de colorants azoiumlque et anthroquinoniques par procegravedes
drsquooxydation avanceacutees (POA) (Thegravese doctorat) Universiteacute de Sciences et Tchnologies de
Lille 1 Universiteacute Abdelhamid IBN Badis de Mostaganem Page 202
Spadaro JT Isabelle L Renganathan V (1994) Hydroxyl radical mediated degradation of
azo dyes Evidence for benzene generation Envir Sci Techn Vol 26 Page 1389
Suty H De Traversay C Coste M (2003) Application of advanced oxidation processes
Present and future Page 8
Tang W Huang CP (1996) 2 4-dichlorophenol oxidation kinetics by Fentonrsquos reagent
Environ Scie Techn Vol17 Page 1378
Tang WZ Tassos S (1997) Oxidation kinetics and mechanisms of trihalomethanes by
Fentonrsquos reagent Wat Res Vol 31 Ndeg 5 Page 1125
Taylor J Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New - York Mc Graw-
Hill Vol 9 Page 9
Tsai W Hsu H Su TY Lin KY Minglin C Dai T (2007) The adsorption of cationic
dye from aqueous solution onto acid-activated andesite J Hazard Matter Vol147
Page 1062
Van der Bruggen B Lejon l Vandecasteele C (2003) Reuse treatment and discharge of the
concentration of pressure-driven membrane processes Environ Scie Techn Vol 37 ndeg
37 Page 3738
Vendevivere PC Bianchi R Verstraete W Y (1998) Treatment and creuse from the textile
wet-processing industry Review of emerging technologies J Chem Techn Biotechn
Vol72 Page 302
Watts RJ Jones AP Chen P-H Kenny A (1997) Mineral-catalyzed Fenton-like
oxidation of sorbed chlorobenzenes Water Environment Research 69 Page 275
Wu CH Chang CL (2006) Decolorization of reactive red 2 by advanced processes
comparative studies of homogeneous and heterogeneous systems J Hazard Matter
Page 272
Yameogo DDS (2013) Deacutegradation de lrsquoamarante par procegravede photo-Fenton homogegravene et
heacuteteacuterogegravene avec charbon actif(CA) (Rapport de stage) Page 30 2IE
Yoshida M Lee BD Hosomi M (2000) Decomposition of aqueous tetrachloroethylene by
Fenton oxidation treatment Water Sci Technol Vol 42 Page 208
Zaviska F Drogui P Mercier G Blais J-F (2009) Proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee dans le
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 44 -
traitement des eaux et des effluents industriels Application agrave la deacutegradation des
polluants reacutefractaires Erudit Vol 22 ndeg 4 Page 564
Zawlotzki Guivarch E (2004) Traitement des polluants organiques en milieux aqueux par
procegravede eacutelectrochimique drsquooxydation avanceacutee ldquoElectro-Fentonrdquo Application a la
mineacuteralisation des colorants syntheacutetiques (Thegravese doctorat) Universiteacute de Marne-La
valleacutee Page 205
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REMERCIEMENT
Le travail de recherches qui fait lrsquoobjet de meacutemoire a eacuteteacute reacutealiseacute au Laboratoire Eau Deacutepollution
Ecosystegraveme et Santeacute (LEDES) de 2IE Jrsquoexprime ma profonde gratitude au Directeur de recherche
le Professeur Hamma YACOUBA et au Directeur du LEDES le Docteur Yacouba KONATE pour
mrsquoavoir accueillie au sein de leurs eacutequipes Je tiens agrave remercier toute lrsquoeacutequipe du laboratoire pour
leur disponibiliteacute leur conseil et la confiance qursquoelle mrsquoa teacutemoigneacute en me donnant une liberteacute
drsquoaction dans la reacutealisation de ce travail en particulier Mr HEMA Sohamai
Jrsquoadresse mes vifs remerciements agrave mes deux encadreurs Dr Hela HAROUI et Dr Yohan
RICHARDSON pour avoir suivi ce travail avec un grand inteacuterecirct Ils ont su me donner un esprit
critique un esprit de discernement une rigueur lors de la reacutealisation des essais et analyses au
laboratoire et de ma reacutedaction Leurs attentions inlassables et leurs enthousiasmes de chercheurs
ont instaureacute une ambiance propice au travail et mrsquoont donneacute gout agrave la recherche Qursquoils soient
assureacutes de ma profonde gratitude
Pour finir crsquoest avec beaucoup de plaisir que jrsquoexprime ma sympathie agrave mes camarades de classe
pour leur bonne humeur leur collaboration leur soutien amical et chaleureux
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Table de matiegravere
DEDICACE i
RESUME ii
ABSTRAT iii
REMERCIEMENT iv
TABLE DE MATIERE v
LISTE DES FIGURES vii
LISTE DES TABLEAUX viii
LISTE DES ABREVIATIONS ix
INTRODUCTION GENERALE 1
CHAPITRE I REVUE BIBLIOGRAPHIQUE 4
I- LES COLORANTS (Caracteacuteristiques classification et toxiciteacute) 4
1- Historique des colorants 4
2- Deacutefinition des colorants 4
3- Classification des colorants syntheacutetiques 4
4- Les colorants aziniques (thiazines) 5
5- Toxiciteacute des colorants 5
6- Proprieacuteteacutes physico-chimiques du bleu de meacutethylegravene 5
II- TRAITEMENT DES REJETS TEXTILES 6
1- Geacuteneacuteraliteacutes sur les meacutethodes de traitements 6
A- Meacutethodes biologiques 7
B- Meacutethodes physiques 7
B1- Coagulation-floculation 8
B2- Filtration membranaire 8
B3- Adsorption sur charbon actif et autres mateacuteriaux 8
C- Meacutethodes chimique 9
2- Procegravedes classiques de traitement des effluents textiles Proceacutedeacutes drsquoOxydation Avanceacutee
(POA) 9
3- Reacuteactif de Fenton (H2O2Fe2+
) 11
III- LA LATERITE 12
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE II MATERIELS ET METHODE 14
I- PRODUITS ET MATERIELS 14
1 Les produits utiliseacutes (Fer industriel H2O2 BM acide lateacuterite) 14
2- Mateacuteriels utiliseacutes 14
II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE 18
1- Preacuteparation de la solution du bleu de meacutethylegravene 18
2- Principe de la spectrophotomeacutetrie UVVisible 18
3- Caracteacuterisation par spectrophotomeacutetrie UVVisible des solutions du BM 19
4- Preacuteparation des solutions de fer 20
5- Preacuteparation des meacutelanges colorant- reacuteactif de Fenton 21
6- Etude cineacutetique de la deacutecoloration du BM 22
CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS 24
I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL 24
1- Effet de pH du milieu 24
2- Effet de la concentration en BM 25
3- Etude spectrophotomeacutetrique UVVisible du bleu de meacutethylegravene 26
4- Effet de la concentration du H2O2 27
5- Effet de la concentration en fer 30
II- UTILISATION DE LATERITE 32
1- Effet des lits de lateacuterites (Dano et Koubri) 32
2- Effet de lrsquoacide sur la lateacuterite (Dano et Koubri) 33
3- Effet de trois types drsquoacides sur la deacutegradation du BM (lateacuterite de Dano et Koubri) 34
4- Etude cineacutetique de deacutecoloration par lrsquoattaque acide (Dano et Koubri) 35
5- Etude comparative entre le traitement du BM en utilisant le rapport R et le fer de la lateacuterite
(Dano et Koubri) 36
CONCLUSION 38
PERSPECTIVES 39
REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE - 40 -
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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LISTE DES FIGURES
Figure 1 Bleu de meacutethylegravene et sa structure chimique 6
Figure 2 Forme incolore du bleu de meacutethylegravene 6
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA) 9
Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI) 13
Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM 15
Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano 17
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri 17
Figure 10 Lit de lateacuterite 21
Figure 11 Attaque acide de la lateacuterite 21
Figure 12 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel 21
Figure 13 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite 22
Figure 14 Reacuteaction de pseudo ordre 1 23
Figure 15 Reacuteaction de pseudo ordre 2 23
Figure 16 Effet du pH 24
Figure 17Effet de la concentration du BM 25
Figure 18 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel 26
Figure 20 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2 28
Figure 21 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM 30
Figure 22 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le fer
industriel 31
Figure 23 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri) 33
Figure 24 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri 33
Figure 25 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri 34
Figure 26 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le fer
extrait de la lateacuterite 35
Figure 27 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel 36
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique 10
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes 14
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 16
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
17
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene 19
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm) 20
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t =
20 min) 24
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM 25
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM 26
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2 29
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence
de la variation du H2O2 29
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du
BM en fonction du rapport R 31
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite 33
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri 34
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du
BM en fonction des attaques acides (Dano et Koubri) 35
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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LISTE DES ABREVIATIONS
A Absorbance de la lumiegravere (nm)
BM Bleu de meacutethylegravene
C Concentration massique ou molaire en soluteacute (mg L-1
ou Mmol L-1
)
C0 Concentration initiale du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
CA Code Article
CCI Chambre de Commerce et drsquoIndustrie
DBO Demande Biologique en Oxygegravene
DCO Demande Chimique en Oxygegravene
ENH Electrode Normal agrave Hydrogegravene
e- Electron
Fe2+
Fer ferreux
Fe3+
Fer ferrique
H2O2 peroxyde drsquohydrogegravene
H2SO4 Acide sulfurique
HCl Acide chlorhydrique
HNO3 Acide nitrique
I Intensiteacute lumineuse traverseacutee
I0 Intensiteacute initiale lumineuse
kapp constante de vitesse apparente
LEDES Laboratoire Eau Deacutepollution Ecosystegraveme et Santeacute
mL Milli litre
min Minute
nm Nanomegravetre
MΩ Meacutega ohm
OHbull Radicaux hydroxyles
POA Proceacutedeacute drsquoOxydation Avanceacutee
V Vitesse cineacutetique de deacutegradation
UV Ultra-violet
microScm Micro-siemens par cm
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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λ Longueur drsquoonde (nm)
α Ordre partiel
τ Rendement ou taux de deacutegradation ()
td Temps de deacutecoloration (min)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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INTRODUCTION GENERALE
Quel que soit le deacuteveloppement de la socieacuteteacute lrsquoeau reste un facteur primordial dans toutes les
couches socio-eacuteconomiques Malheureusement lrsquoeau douce disponible pour les humains et
aussi pour le reste de lrsquoeacutecosystegraveme repreacutesente moins de 1 du volume total drsquoeau sur terre et
la qualiteacute de la partie disponible et potentiellement utilisable par lrsquohomme nrsquoest que de 01
et nrsquoa cesseacute de se deacutegrader et parfois dlsquoune maniegravere irreacuteversible Selon lrsquoONG Water Aiumld 34
millions de personnes au Burkina-Faso nrsquoont pas accegraves agrave lrsquoeau potable
Lrsquoindustrie du textile est lrsquoune des industries la plus consommatrice drsquoeau (par exemple pour
teindre quelques 30 milliards de kilo de tissusan il faut consommer 4 milliards de tonnes
drsquoeauan) et geacutenegravere des rejets constitueacutes de moleacutecules organiques reacutecalcitrantes preacutesentant
geacuteneacuteralement des problegravemes de couleur de concentrations eacuteleveacutees de DBO de DCO de
matiegraveres en suspension ainsi que de toxiciteacute et de conductiviteacute eacuteleveacutees Selon la Banque
mondiale lrsquoindustrie textile est responsable de 17 agrave 20 de la pollution de leau dans le
monde En 2009 les colorants syntheacutetiques ont presque complegravetement supplanteacutes les
colorants naturels La production mondiale des colorants est estimeacutee agrave plus de 800000
tonnesan (Mansour et al 2010) Drsquoapregraves la Chambre de Commerce et drsquoIndustrie du Burkina
(CCI) la quantiteacute de colorants importeacutee au Burkina-Faso est de 79 tonnes en 2012
Ces colorants dans lrsquoensemble sont toxiques de par leur composition et leurs modes
drsquoutilisation Ils sont susceptibles drsquoinduire chez lrsquoHomme des dermatoses voire des cancers
de la peau tant pour les personnes travaillant agrave la teinture des fibres textiles que via la
transpiration pour les personnes portant les vecirctements De plus les effluents non traiteacutes de ces
colorants sont responsable apregraves rejets de la deacutegradation de lrsquoenvironnement (des eaux de
surface et souterraines des sols voire de la veacutegeacutetation) Pour remeacutedier agrave tous ces impacts
neacutegatifs un traitement par deacutecoloration de ces effluents srsquoimpose avant tout rejet dans
lrsquoenvironnement
La deacutecoloration des rejets de lrsquoindustrie textile est souvent difficile car les colorants
organiques ne sont pas deacutegradeacutes par voies conventionnels En effet ces produits sont stables
aux agents oxydants aux rayonnements et reacutesistent fortement agrave la digestion aeacuterobie Pour cela
plusieurs types de traitement ont eacuteteacute deacuteveloppeacutes et testeacutes notamment lrsquoosmose inverse la
preacutecipitationcoagulation des matiegraveres colorantes lrsquoadsorption sur charbon actif la filtration
membranaire (Barclay and Buckley2000) Cependant ces proceacutedeacutes classiques de traitement
ne reacutepondent pas agrave cette attente car ils sont pour la plupart non destructifs et tregraves couteux
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Pour reacutepondre agrave cette faille de nouveaux proceacutedeacutes ont eacuteteacute deacuteveloppeacutes dont les proceacutedeacutes
drsquooxydation avanceacute (POA) qui sont des proceacutedeacutes de traitement oxydatif subdiviseacutes en quatre
groupes(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon
puisse utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et son
potentiel normal drsquooxydoreacuteduction est de 28VENH (Parsons 2004)
Le proceacutedeacute fenton un des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee est une technologie eacuteprouveacutee et
efficace pour la destruction drsquoun grand nombre de polluant organique Cette technique
consiste agrave initier des reacuteactions de deacutecomposition du peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) par des
sels meacutetalliques en vue de geacuteneacuterer des espegraveces radicalaires (OHbull HO2
bull etc) tregraves reacuteactives
Son inconveacutenient majeur est qursquoil neacutecessite une grande quantiteacute de produits chimiques en
phase homogegravene tels que le fer (Fe2+
) qui geacutenegravere un cout suppleacutementaire et conduit agrave la
geacuteneacuteration de grandes quantiteacutes de boues ou agrave la formation de deacuteriveacutes pour le traitement
Lrsquoobjectif de cet meacutemoire est drsquoeacutetudier la deacutegradation du bleu de meacutethylegravene modegravele de
colorant syntheacutetique textile par le proceacutedeacute fenton en remplaccedilant le fer industriel (Fe3+
Fe2+
)
par le fer extrait de la lateacuterite locale en vue de reacuteduire le cout des traitements des effluents
textiles Si cette expeacuterience au laboratoire donne des reacutesultats satisfaisants elle pourrait ecirctre
extrapoleacutee agrave grande eacutechelle et ecirctre une des solutions pour le traitement de rejets textiles par
des mateacuteriaux locaux en Afrique puisque la lateacuterite recouvre environ 33 de continent
africain et est tregraves abondante au Burkina-Faso
Apregraves une introduction geacuteneacuterale ce meacutemoire sera structureacute en trois (03) chapitres
Le premier chapitre sera consacreacute agrave une eacutetude bibliographique sur les colorants les
meacutethodes de traitements des effluents textiles et la lateacuterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Le second chapitre abordera la partie mateacuterielles et meacutethodes Nous deacutecrirons les
protocoles expeacuterimentaux le mateacuteriel et les reacuteactifs employeacutes ainsi que les meacutethodes
expeacuterimentales utiliseacutees
Le troisiegraveme chapitre est consacreacute aux reacutesultats obtenus accompagneacutes drsquoune
discussion afin de comparer nos reacutesultats aux autres eacutetudes faites sur la deacutegradation du
bleu de meacutethylegravene (BM) par drsquoautres mateacuteriaux
Une conclusion geacuteneacuterale ainsi que quelques perspectives seront preacutesenteacutees en fin du
document
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE I REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
I- LES COLORANTS (Caracteacuteristiques classification et toxiciteacute)
1- Historique des colorants
Depuis le deacutebut de lrsquohumaniteacute les colorants appliqueacutes dans pratiquement toutes les activiteacutes
humaines (peinture teinture du papier de la peau et des vecirctements) eacutetaient drsquoorigines naturelles
et veacutegeacutetales Ces colorants sont tous des composeacutes aromatiques qui proviennent essentiellement
des plantes tel que lrsquoalizarine et lrsquoindigo Lrsquoindustrie des colorants syntheacutetiques est neacutee en 1856
quand le chimiste anglais W H Perkin dans une tentative de synthegravese de la quinine artificielle
pour soigner la malaria a obtenu la premiegravere matiegravere colorante syntheacutetique qursquoil appela
mauve (aniline colorant basique) Apregraves la deacutecouverte de la mauve de nouveaux colorants
ont commenceacute agrave paraitre sur le marcheacute (Jaussaud 1993)
Au deacutebut du 20egraveme
siegravecle les colorants syntheacutetiques ont presque complegravetement supplanteacutes les
colorants naturels Selon Mansour et al (2010) la production mondiale des colorants est
estimeacutee agrave plus de 800000 tonnesan
2- Deacutefinition des colorants
Un colorant est une substance coloreacutee qui interagit avec le milieu dans lequel elle est introduite
et le colore en srsquoy dissolvant etou dispersant lui confeacuterant la proprieacuteteacute de teindre Cette
proprieacuteteacute reacutesulte drsquoune affiniteacute particuliegravere entre le colorant et la fibre Selon le type
drsquoapplication et drsquoutilisation les colorants syntheacutetiques doivent reacutepondre agrave un certain nombre
de critegraveres afin de prolonger la dureacutee de vie des produits coloreacutes sur lesquels ils sont appliqueacutes
Ces critegraveres sont la reacutesistance agrave lrsquoabrasion la stabiliteacute photolytique des couleurs la reacutesistance
agrave lrsquooxydation chimique (notamment les deacutetergents) et aux attaques microbiennes(Pagga and
Brown 1986) et (Zawlotzki Guivarch 2004)
3- Classification des colorants syntheacutetiques
Les matiegraveres colorantes se caracteacuterisent par leur capaciteacute agrave absorber les rayonnements lumineux
dans le spectre visible (de 380 agrave 750 nm) La transformation de la lumiegravere blanche en lumiegravere
coloreacutee par reacuteflexion sur un corps ou par transmission ou diffusion reacutesulte de labsorption
seacutelective deacutenergie par certains groupes datomes appeleacutes chromophores la moleacutecule colorante
eacutetant le chromogegravene Dautres groupes datomes du chromogegravene peuvent intensifier ou changer
la couleur due au chromophore ce sont les groupes auxochromes (Barka 2008)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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4- Les colorants aziniques (thiazines)
Les colorants thiazines sont analogues aux colorants oxazines sauf que lrsquoatome de soufre
remplace lrsquoatome drsquooxygegravene dans lrsquoanneau heacuteteacuterocyclique Ces colorants ont un noyau
phenazonium comme chromophore avec des groupes amineacutes en para par rapport au soufre
comme auxochrome Ils ont un intervalle de couleur du vert au bleu et ils sont stables agrave la
lumiegravere Ils sont utiliseacutes dans le domaine du textile meacutedecine pharmacie et biologie
Seulement cinq colorants thiazines sont connus et toujours fabriqueacutes azure A azure B azure C
thionine et bleu de meacutethylegravene
Le colorant thiazine le plus important est le bleu de meacutethylegravene deacutecouvert par Caro en 1876
Colorants doxazines Colorants thiazines
Oxazines
Thiazine
5- Toxiciteacute des colorants
La prise de conscience quant agrave la dangerositeacute de certains colorants a commenceacute vers 1890 ougrave
lrsquoon surveillait essentiellement les teneurs en cuivre en arsenic et en plomb dans les colorants
syntheacutetiques ou mineacuteraux Cependant bien que des toxicologues aient auparavant mis en
eacutevidence chez les animaux le risque de cancer lieacute agrave lrsquoingestion de certains colorants azoiumlques
rouges ce nrsquoest qursquoapregraves la deuxiegraveme (2egraveme
) guerre mondiale que des seacuterieux tests biologiques
ont abouti agrave la remise en cause de la plupart des colorants utiliseacutes Une reacuteglementation plus
exigeante a eacuteteacute instaureacutee en 1960 concernant le test de toxicologique des colorants mis sur le
marcheacute Pour le cas du Burkina-Faso il yrsquoa un deacutecret ndeg2001-185 (article 12) portant
interdiction de rejet dans lrsquoenvironnement de certaines substances canceacuterigegravenes dans
lrsquoenvironnement
6- Proprieacuteteacutes physico-chimiques du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene colorant azinique (thiazine) de la famille basique ou cationique aussi
appeleacute chlorure de bis-(dimethylamino)- 37 phenazathionium est soluble dans lrsquoeau (50 g L-1
) et
moins soluble dans lrsquoalcool (10 g L-1
) Sa formule chimique est C16H18ClN3S une masse molaire
de 319852 g mol-1
se preacutesente sous forme drsquoune poudre cristalline drsquoun bleu fonceacute est un deacuteriveacute
azoteacute (Fig1)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 1 Bleu de meacutethylegravene et sa structure chimique
Il est couramment utiliseacute comme modegravele de contaminant organique en raison de sa structure
moleacuteculaire stable Dans la reacuteaction de reacuteduction le BM se transforme en leuco meacutethylegravene
incolore due agrave la perte du doublet libre de lrsquoazote et introduction drsquoun atome drsquohydrogegravene
Le BM sous sa forme incolore est
(Eq 1)
bleu de meacutethylegravene chlorure de meacutethylthioninium
S
N
N NCl-
hydroxyde de meacutethylthioninium
S
N
N N HO
Figure 2 Forme incolore du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene est le colorant le plus couramment utiliseacute dans la teinture du coton du bois
et de la soie Il peut provoquer des brucirclures oculaires responsables de blessures permanentes aux
yeux de lrsquohomme et des animaux Son inhalation peut donner lieu agrave des difficulteacutes respiratoires
entrainer des cas drsquoaneacutemie apregraves une absorption prolongeacutee et son ingestion par la bouche produit
une sensation de brucirclure provoque des nauseacutees des vomissements transpiration et sueurs
froides abondantes (Ghosh and Bhattacharyya 2002) Il est aussi est toxique pour les algues et
les petits crustaceacutes agrave partir des concentrations de 01 mg L-1
et 2 mg L-1
respectivement (Ounissa
1996 Meink et al 1997)
Le traitement des rejets industriels contenant ce type de colorant srsquoavegravere drsquoun grand inteacuterecirct
II- TRAITEMENT DES REJETS TEXTILES
1- Geacuteneacuteraliteacutes sur les meacutethodes de traitements
Le traitement des rejets textiles compte tenu de leur heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute de composition conduira
toujours agrave la conception drsquoune chaine de traitement assurant lrsquoeacutelimination des diffeacuterents
polluants par des eacutetapes successives La premiegravere eacutetape consiste agrave eacuteliminer la pollution par
lrsquointermeacutediaire de preacutetraitement (deacutegrillage dessablage deacuteshuilage etc) etou de traitement
physique ou physico-chimique assurant une seacuteparation solide-liquide Drsquoapregraves Barclay and
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Buckley (2000) les techniques de deacutepollution intervenant le plus courant en deuxiegraveme eacutetape
dans les industries se divisent en trois cateacutegories
1- Biologique
Traitement aeacuterobie
Traitement anaeacuterobie
2- Physique
Meacutethode de preacutecipitation (coagulation floculation seacutedimentation)
Adsorption (sur charbon actif)
Osmose inverse filtration sur membrane
3- Chimique
Oxydation (oxygegravene ozone oxydants tels que le H2O2 NaOCl)
Reacuteduction (Na2S2O2)
Meacutethode de complexomeacutetrique
Reacutesine eacutechangeuse drsquoions
A- Meacutethodes biologiques
Lrsquoavanceacutee technologique a permis la conception des systegravemes de traitement biologique
perfectionneacutes en se basant sur lrsquoautoeacutepuration naturelle des eaux Ces proceacutedeacutes biologiques se
font selon deux modes traitements en aeacuterobie (en preacutesence de lrsquooxygegravene) et traitement en
anaeacuterobie (les microorganismes deacutegradent la matiegravere organique en absence de lrsquooxygegravene)
Les proceacutedeacutes drsquoeacutepuration par voie biologique sont baseacutes sur la transformation microbienne des
colorants La plupart des colorants azoiumlques sont tregraves stables et non biodeacutegradables Beaucoup
drsquoeacutetudes ont deacutemontreacute la biodeacutegradation partielle ou complegravete de certains colorants par voie
biologiques (Adnosinda et al 2003) et (Lopez et al 2004) Mecircme si ces techniques sont
adapteacutees agrave un nombre de polluants organiques elles ne sont pas toujours applicables sur les
effluents textiles industriels en raison de fortes concentrations de polluants de leur toxiciteacute qui
entrainent la destruction des microorganismes ou des boues biologiques agrave traiter
B- Meacutethodes physiques
Lorsque les eaux useacutees ne se precirctent pas agrave une deacutepollution par voie biologique (effluent peu ou
pas biodeacutegradable tempeacuterature trop faible valeurs extrecircmes de pH preacutesence de toxiques)
des proceacutedeacutes physico-chimiques classiques permettent de compenser soit en se substituant
totalement agrave lrsquoeacutepuration par voie biologique soit en traitement compleacutementaire On peut citer
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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par exemple la coagulation-floculation suivie drsquoune deacutecantation (clarification) lrsquoadsorption sur
charbon actif lrsquoeacutechange drsquoions ou la filtration membranaire
B1- Coagulation-floculation
Sous le terme de coagulationndashfloculation on entend tous les processus physico-chimiques par
lesquels des particules colloiumldales ou des solides en fine suspension sont transformeacutes par des
floculants chimiques en espegraveces plus visibles et seacuteparables (les flocs) Les flocs formeacutes sont
ensuite seacutepareacutes par deacutecantation et filtration puis eacutevacueacutes Les coagulants inorganiques tels que
lrsquoalun (Al2(SO4)314H2O) donnent les reacutesultats plus que satisfaisants pour la deacutecoloration des
effluents textiles contenant des colorants disperseacutes de cuve et soufreacutes mais sont totalement
inefficaces pour les colorants azoiumlques acides et basiques (Barclay and Buckley 2000) et
(Vendevivere et al 1998) Par ailleurs la coagulationndashfloculation ne peut ecirctre utiliseacutee pour les
colorants fortement solubles dans lrsquoeau comme le cas du BM
Le principal deacutesavantage de cette technique est qursquoelle geacutenegravere une importante quantiteacute de boue
entrainant des investissements suppleacutementaires
B2- Filtration membranaire
Dans ce proceacutedeacute les polluants sont retenus par une membrane semi permeacuteable dont le diamegravetre
des pores est infeacuterieur agrave celui des moleacutecules agrave eacuteliminer Cette technique est largement utiliseacutee
dans le domaine de lrsquoeau potable et le dessalement La filtration sur membrane sous lrsquoeffet
drsquoune pression hydraulique se deacutecline en microfiltration lrsquoultrafiltration la nano filtration et
lrsquoosmose inverse Parmi les quatre types de proceacutedeacutes la nano filtration et lrsquoosmose inverse sont
les plus adapteacutes agrave la reacuteduction partielle de la couleur et des petites moleacutecules organiques
(Taylor and Jacobs 1996) (Calobro et al 1990) En effet la nano filtration srsquoapplique surtout
au traitement des bains de teinture de colorants reacuteactifs en agissant comme un filtre moleacuteculaire
tandis que la microfiltration retient les mateacuteriaux colloiumldaux tels que les colorants disperseacutes ou
de cuve gracircce agrave une laquomembrane eacutecranraquo (Van der Bruggen et al 2003) Lrsquoultrafiltration ne
srsquoapplique qursquoagrave la reacuteduction de DCO et des solides en suspension (Anselme and Jacobs 1996)
et nrsquoest reacuteellement efficace qursquoen combinaison avec la coagulationfloculation
B3- Adsorption sur charbon actif et autres mateacuteriaux
Le polluant est transfeacutereacute de la phase liquide vers la phase solide lors de lrsquoadsorption Le
charbon actif eacutetant consideacutereacute comme lrsquoadsorbant le plus efficace pour la reacuteduction de la
couleur est limiteacute pour lrsquoeacutelimination de certains colorants Seuls les cationiques colorant agrave
mordant disperseacutes ou dits de cuve sont eacutelimineacutes par cette technique (Raghavacharya 1997)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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C- Meacutethodes chimique
Les techniques drsquooxydation chimiques sont geacuteneacuteralement appliqueacutees quand les proceacutedeacutes
biologiques sont inefficaces Elles peuvent ecirctre ainsi utiliseacutees pour les proceacutedeacutes biologiques en
eacutetapes de preacutetraitement afin de diminuer la charge polluante Lrsquooxydation chimique est
eacutegalement appliqueacutee pour le traitement des organiques dangereux preacutesents en faibles
concentrations et des effluents chargeacutes de constituants reacutesistants aux meacutethodes de
biodeacutegradation Le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) le Cl2 et O3 sont les reacuteactifs les plus souvent
utiliseacutes pour ce type de traitement Le H2O2 est un oxydant moyennement fort et son application
pour le traitement des polluants organiques et inorganiques est bien eacutetablie (Neyens et al
2003) Mais lrsquooxydation par H2O2 nrsquoest pas suffisamment efficace pour de fortes concentrations
en colorant Hamada et al (1998) ont proposeacute de traiter les colorants azoiumlques par hypochlorure
de sodium Cependant si la moleacutecule initiale est deacutetruite les halogegravenes sont susceptibles de
former des trihalomeacutethanes comme sous-produits de deacutegradation lesquels sont canceacuterigegravenes
pour lrsquoHomme
Drsquoougrave la neacutecessiteacute drsquoutiliser des produits drsquooxydation encore plus performant comme les
proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutes (POA)
2- Procegravedes classiques de traitement des effluents textiles Proceacutedeacutes drsquoOxydation
Avanceacutee (POA)
Lrsquoindustrialisation intensive qui a vu le jour au cours du dernier siegravecle a causeacute lrsquoapparition dans
lrsquoenvironnement de polluants eacutemergents reacutefractaires qui sont reconnus canceacuterigegravenes et
mutagegravenes Dans lrsquooptique de limiter la pollution de lrsquoenvironnement des strateacutegies de
traitement efficaces et eacutecologiques ont eacuteteacute deacuteveloppeacutees Parmi ces strateacutegies se trouve
lrsquoapplication des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee (POA) Figure 3
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Il srsquoagit de proceacutedeacutes de traitement oxydatif qui peuvent ecirctre subdiviseacutes en quatre groupes
(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse
utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et reacutepondent aux
critegraveres suivant (Suty et al 2003)
Ne pas induire de pollution secondaire
Non toxique
Non corrosif pour les eacutequipements
Etre le plus rentable possible
Etre relativement le plus simple agrave manipuler
Les OHbull sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse utiliser dans le domaine des
eaux et des effluents industriels avec une vitesse drsquooxydation (109
fois plus eacuteleveacutee) agrave celle de
lrsquoozone et son potentiel drsquooxydation est de 28 VENH (Parsons 2004) Tableau 1
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique
Oxydant Pouvoir oxydant Edeg (VENH)
OHbull 280
Oo 242
O3 207
H2O2 (milieu acide) 178
Cl2 136
O2 123
Plusieurs secteurs ont utiliseacutes ces proceacutedeacutes pour traiter leurs eaux par exemple Parsons (2004)
lrsquoa utiliseacute pour le traitement des eaux de surface et souterraines Martinez-Huitle and Ferro
(2006) lrsquoont utiliseacute pour le traitement des eaux industrielles Hayet (2011) lrsquoa testeacute dans
lrsquoeacutelimination du 4- chloropheacutenol Hsing et al (2007) et Wu and Chang (2006) ont lrsquoutiliseacute pour
deacutecolorer les eaux des industries textiles Bouafia (2010) a utiliseacute le proceacutedeacute drsquooxydation
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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avanceacutee baseacutee sur le reacuteactif de fenton pour deacutegrader les colorants textiles Derradji (2012) a
coupleacute le POA avec un traitement biologique pour le traitement des eaux useacutees industrielles
3- Reacuteactif de Fenton (H2O2Fe2+
)
Fenton avait deacutecrivit agrave la fin du XIX egraveme
siegravecle que le fer ferreux (Fe2+
) favorisait fortement
lrsquooxydation de lrsquoacide maleacuteique par le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) en milieu acide (Fenton
1894) Des travaux ulteacuterieurs ont montreacute que la combinaison de H2O2 et de Fe2+
nommeacute
laquo Reacuteactif de Fenton raquo eacutetant un oxydant efficace pour une grande varieacuteteacute de substrats
organiques notamment les pheacutenols les pesticides les aromatiques polycycliques et des
colorants en particulier les azoiumlques (Spadaro et al 1994 Benitez et al 2001 De Heredia et
al 2001) Quarante (40) ans plus tard Haber and Weiss (1934) identifiaient le radical
Hydroxyl comme eacutetant lrsquoespegravece oxydante de la reacuteaction preacutesenteacutee ci-dessous et communeacutement
appeleacutee reacuteaction de Fenton
(Eq2)
Le fer ferrique geacuteneacutereacute peut ensuite reacuteagir avec le peroxyde drsquohydrogegravene pour redonner le fer
ferreux
(Eq3)
La vitesse de deacutecomposition de H2O2 par le Fer II augmente lorsque le pH augmente (le 5) car
dans cette gamme de pH la forme preacutedominante Fe(OH) 2+
est beaucoup plus reacuteactive que lrsquoion
Fe2+
(Kuo 1992)
Lrsquoeacutetude de la deacutepollution des effluents textiles coloreacutes par le proceacutedeacute Fenton (systegraveme H2O2
Fe2+
) a eacuteteacute reacuteveacuteleacutee tregraves efficace et plusieurs eacutetudes ont montreacute que le taux de mineacuteralisation des
colorants syntheacutetiques augmente avec lrsquoaugmentation des doses des reacuteactifs et du temps de
reacuteaction Le rapport des reacuteactifs R =
et le rapport
joue aussi un rocircle important
dans la vitesse de deacutegradation de colorants de deacutepart et sur le taux de mineacuteralisation (Kuo
1992)
Le proceacutedeacute Fenton possegravede trois (03) caracteacuteristiques attractives pour le traitement des
composeacutes organiques (Redha 2011)
Les radicaux hydroxyles OHbull produits reacuteagissent tregraves rapidement (10
9 fois plus reacuteactif
que le O3)
Les reacuteactifs sont simples agrave manipuler et sans danger pour lrsquoenvironnement
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Les produits finaux de deacutegradation (H2O CO2 ions mineacuteraux et hydroxydes ferriques)
nrsquointroduisent pas une pollution suppleacutementaire
Le proceacutedeacute de Fenton est composeacute geacuteneacuteralement de quatre eacutetapes principales ajustement du
pH oxydation neutralisation et coagulationpreacutecipitation Pour lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute la
reacuteaction de fenton ne peut se produire qursquoagrave un pH voisin ou eacutegal agrave 3 ce qui reacutesulte un ajout des
solutions acides Au-delagrave des valeurs de pH comprises entre 3 et 4 le fer (Fe2+
ou Fe3+
) est
susceptible de preacutecipiter et former des hydroxydes de fer induisant ainsi une faible activiteacute
catalytique Le milieu doit ecirctre approvisionneacute drsquoune maniegravere continue Ce qui peut alourdir les
couts de traitement
Le proceacutedeacute Fenton est consideacutereacute aujourdrsquohui comme le proceacutedeacute dont sa mise en œuvre est facile
et plus utiliseacute dans le monde pour le traitement drsquoeffluents industriels textiles mais le proceacutedeacute
est limiteacute par le manque de geacuteneacuteration du catalyseur qui neacutecessite geacuteneacuteralement un apport
constat en reacuteactif et qui contraint de ce fait agrave lrsquoapprovisionner en continu le milieu en peroxyde
drsquohydrogegravene (H2O2) tregraves couteux
III- LA LATERITE
Le Burkina-Faso est un pays de lrsquoAfrique occidentale avec une superficie de 274 000 kmsup2 et le
recouvrement lateacuteritique est un caractegravere dominant des paysages peacuteneacuteplaines ou tabulaires qui
caracteacuterisent sa plus grande partie Les lateacuterites se preacutesentent sous forme de plateaux eacutetendus
buttes teacutemoins cuirasses indureacutes etc Lrsquoeacutepaisseur de ces lateacuterites varie selon la nature des
formations sur lesquelles elles se reposent
La lateacuterite (du latin later brique) est une roche rouge ou brun qui se forme par alteacuteration des
roches sous les climats tropicaux Elle est constitueacutee du fer (Limonite ferrihydrite geothite
heacutematite) drsquoaluminium (Gibbsite cliachite boehmite) de titane de manganegravese et de
silicium On la trouve surtout en domaine intertropical et recouvre 33 des continents
Pour lrsquoeacutetude de la deacutegradation du colorant BM nous avons utiliseacute deux types de lateacuterite
provenant lrsquoune de la reacutegion de Koubri dans le Centre et contenant 314 de fer et lrsquoautre dans
la reacutegion Sud-Ouest du Burkina-Faso contenant 447 pour le traitement (Figure 4) Ces
lateacuterites ont eacuteteacute caracteacuteriseacutees au Laboratoire CRISMAT (Centre National de Recherche et de
Technologie Mateacuteriaux ENSI Caen) en France
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE II MATERIELS ET METHODE
Lrsquoutilisation des substances organiques dans lrsquoindustrie sans traitement est la deacutegradation de la
qualiteacute des eaux qui se reacutepercute sur la santeacute de lrsquoecirctre humain Dans ce chapitre nous allons voir
les produits et mateacuteriels ainsi que la meacutethodologie expeacuterimentale utiliseacutes pour la deacutegradation du
colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute Fenton en phase homogegravene en utilisant le fer
industriel puis le fer extrait de la lateacuterite
Nous preacutesentons en premier lieu la technique du dosage du BM et les reacuteactifs utiliseacutes pour la
deacutegradation de notre colorant Nous eacutevoquons les techniques de caracteacuterisation de la lateacuterite par
diffraction des rayons X et analyse quantitative
I- PRODUITS ET MATERIELS
1 Les produits utiliseacutes (Fer industriel H2O2 BM acide lateacuterite)
Pour lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite nous avons utiliseacute
certains reacuteactifs qui sont illustreacutes dans le tableau 2
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes
Produits Fournisseur Qualiteacute
Bleu de meacutethylegravene Fluka 96
Peroxyde drsquohydrogegravene
(H2O2)
Preacutepareacute par
Laboratoires Gilbert (CA 655-
301-3)
9
Acide sulfurique (H2SO4) Sigma-Aldrich (CA 7664-93-9) 95-97
Sulfate ferreux (FeSO4
7H2O
Fluka Chemika (CA44990) 98
Hydroxyde de Sodium
NaOH
Sigma Aldrich 32
Eau ultra-pure ou Milli-Q Polisseur drsquoeau du LEDES 0055 microScm ou 183
MΏ
2- Mateacuteriels utiliseacutes
Les mateacuteriels utiliseacutes pour les suivis cineacutetiques de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite sont la spectrophotomeacutetrie DR 5000 la lateacuterite et les trois types drsquoacides
lrsquoacide sulfurique lrsquoacide chlorhydrique lrsquoacide nitrique pour lrsquoextraction du fer de la lateacuterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM
Les eacutechantillons de lateacuterites utiliseacutees lors de ce travail ont eacuteteacute caracteacuteriseacutes au Laboratoire
CRISMAT (Centre National de Recherche Technologique Mateacuteriaux ENSI Caen) en France Ils
proviennent de deux reacutegions du Burkina-Faso (Dano et Koubri) contiennent respectivement 44
7 et 314 de fer et ont eacuteteacute obtenus par les analyses en diffraction des rayons X (DRX) et en
microscopie eacutelectronique agrave balayage (MEB)
Le principe de lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS
Lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS est une analyse quantitative en des points ou zones speacutecifiques dun
eacutechantillon en utilisant la spectromeacutetrie agrave seacutelection deacutenergie (EDS)
Son principe est que par lintermeacutediaire dun canon agrave eacutelectrons un faisceau deacutelectrons est envoyeacute
sur leacutechantillon En contact avec la matiegravere ces eacutelectrons interagissent de diffeacuterentes faccedilons
Le MEB-EDS du laboratoire va permettre dexploiter trois informations distinctes dont deux qui
vont ecirctre traduites en images
-Une image en eacutelectrons secondaires (SE) qui naicirct dune interaction entre les eacutelectrons du
faisceau et les eacutelectrons des couches eacutelectroniques de latome et qui nous donnera une
information topographique de leacutechantillon
- Une image en eacutelectrons reacutetrodiffuseacutes (BSE) qui reacutesulte de linteraction entre les eacutelectrons du
faisceau le noyau et le nuage eacutelectronique de latome et qui permettra de creacuteer une image par
contraste chimique
- Une troisiegraveme information que lon obtient est une analyse eacuteleacutementaire le microscope
eacutelectronique agrave balayage eacutetant coupleacute agrave un deacutetecteur de rayons X agrave dispersion deacutenergie
Le principe de lrsquoanalyse par Diffraction Rayon X (DRX)
La diffraction des rayons X est une technique danalyse fondeacutee comme son nom lrsquoindique sur la
diffraction des rayons X sur la matiegravere La diffraction des rayons X est un pheacutenomegravene
dinterfeacuterence constructive qui se produit quand un faisceau de rayons X (onde
eacutelectromagneacutetique) peacutenegravetre dans un cristal (empilement peacuteriodique datomes) Il peut donc
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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apparaitre quand on place un monocristal un poly-cristal ou une poudre devant une source de
rayons X Lemplacement des faisceaux diffracteacutes nous informe sur la peacuteriodiciteacute du (des) cristal
tandis que lintensiteacute de ces faisceaux nous informe sur la nature et la position des atomes
contenus dans le cristal La position des intensiteacutes diffracteacutees nous renseignera sur la taille de la
maille tandis que lintensiteacute nous permettra de calculer la position des atomes dans la maille
ainsi que leur nature Les proprieacuteteacutes chimiques ou physiques dun mateacuteriau deacutependent de la
position et la nature des atomes du cristal
Les caracteacuteristiques du diffractomegravetre des eacutechantillons de la poudre de lateacuterite analyseacutee sur un
diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 eacutequipeacute drsquoun monochromateur avant et drsquoun deacutetecteur Lynx-
Eye sont rassembleacutees dans le tableau et figures ci-dessous
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Position initiale [deg2Th] 10 0050
Position finale [deg2Th] 99 9910
Taille [deg2Th] 00110
Temps drsquoeacutetape de balayage [s] 1170
Fente de divergence Fixed
Fente de divergence [mm] 2
Tempeacuterature de mesure [degC] 21
Mateacuteriel drsquoanode Cu
K Alpha 1 [Aring] 154060
Geacuteneacuterateur 40 mA 40 kV
Monochromateur de rayon incident Oui
Rotation Non
Ouverture de deacutetecteur [deg] 35
Deacutetecteur de discrimination LL [V] 017
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Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri
Les diffeacuterentes phases des eacutechantillons de lateacuterites par lrsquoanalyse en diffraction RX sont
reacutecapituleacutees sur ce tableau
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
Phase Koubri Dano
-massique -massique
Phase majoritaire Kaolinite 333 36
Quartz 326 161
Deuxiegraveme sous-ensemble de phase Goethite FeO(OH) 211 352
Heacutematite Fe2O3 73 63
Ferrite
(fer-alpha)
3 32
Phase anatase TiO2 27
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II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE
1- Preacuteparation de la solution du bleu de meacutethylegravene
La solution megravere du BM de concentration 1 g L-1
a eacuteteacute preacutepareacutee en mettant les cristaux dans un
litre drsquoeau distilleacutee Les solutions standard pour lrsquoeacutetablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage ont
eacuteteacute obtenues par des dilutions successives jusqursquoaux concentrations deacutesireacutees
Le suivi de lrsquoeacutevolution de la concentration du BM au cours du temps est fait par
spectrophotomeacutetrie UVVisible
2- Principe de la spectrophotomeacutetrie UVVisible
La spectrophotomeacutetrie est une technique analytique quantitative qui consiste agrave mesurer
lrsquoabsorbance ou la densiteacute optique drsquoune substance chimique donneacutee en solution La meacutethode
repose sur la loi de Beer-Lambert qui eacutenonce
Lorsqursquoune substance absorbe de la lumiegravere dans le domaine de lrsquoultra-violet et du
visible lrsquoeacutenergie absorbeacutee provoque des perturbations dans la structure eacutelectronique des
atomes ions ou moleacutecules Un ou plusieurs eacutelectrons utilisent cette eacutenergie pour sauter
drsquoun niveau de basse eacutenergie agrave un niveau de plus haute eacutenergie Ces transitions
eacutelectroniques se font dans le domaine de 350 agrave 800nm pour le visible et entre 200 agrave 350
nm pour lrsquoultra-violet
Un milieu homogegravene traverseacute par la lumiegravere absorbe une partie de celle-ci les
diffeacuterentes radiations constituant le faisceau incident sont diffeacuteremment absorbeacutees
suivant leur longueur drsquoonde et les radiations transmisses sont alors caracteacuteristiques du
milieu
Soit un rayon lumineux monochromatique de longueur drsquoonde λ traversant un milieu
homogegravene drsquoeacutepaisseur l Le taux de deacutecroissance de lrsquointensiteacute lumineuse en fonction de
lrsquoeacutepaisseur du milieu absorbant est donneacute par la loi de Lambert
A= log (
) (Eq4)
Avec
I0 intensiteacute initiale de la lumiegravere traverseacutee
I intensiteacute de la lumiegravere transmise
A absorbance
La spectrophotomeacutetrie UVVisible permet de suivre la deacutecoloration des solutions gracircce aux
absorbances qui eacutevoluent en fonction du temps de traitement Elle permet eacutegalement de suivre
lrsquoeacutevolution des ions gracircce agrave leurs diffeacuterents dosages
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3- Caracteacuterisation par spectrophotomeacutetrie UVVisible des solutions du BM
a- Deacutetermination des longueurs drsquoondes drsquoabsorption maximale
Le spectre drsquoabsorbance du BM a eacuteteacute balayeacute entre 200 et 800 nm afin de suivre quantitativement
sa concentration Les pics de notre colorant sont obtenus agrave 661nm et 291nm (fig 8) Les
diffeacuterentes absorbances ont eacuteteacute deacutetermineacutees et une courbe deacutetalonnage a eacuteteacute traceacutee en utilisant
des solutions standard variant de 0 agrave 8 mg L-1
pour les deux longueurs drsquoondes
Figure 8 Spectre du Bleu de meacutethylegravene
b- Etablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage du BM
La concentration [Fx] des solutions eacutetalon varie de 1 agrave 8 mg L-1
Les volumes agrave preacutelever sont
calculeacutes en appliquant lrsquoeacutequation suivante
(Eq5)
Avec [Fx] - Concentration de lrsquoeacutetalon
Vx - Volume drsquoeacutetalon agrave preacuteparer
[M] - Concentration de la solution megravere
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene
Solution Zero 1 2 3 4 5
Concentration [mgL-1] 0 2 3 4 6 8
Volume neacutecessaire [mL] 0 02 03 04 06 08
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Pour tracer la courbe drsquoeacutetalonnage nous avons introduit les diffeacuterents volumes dans des fioles de
100 mL ensuite nous avons compleacuteteacute agrave lrsquoeau distilleacutee jusqursquoau trait de jauge On a mis la
spectrophotomeacutetrie en marche et proceacutedeacute agrave la lecture du blanc puis successivement des solutions
eacutetalons
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm)
Solution 0 1 2 3 4 5
Con (mg L-1
) 0 2 3 4 6 8
Absorbance (nm) pour λ = 661 0 085 13 18 23 3
Absorbance (nm) pour λ = 291 0 04 06 09 12 17
Figure 9 Courbe deacutetalonnage (λmax = 661 nm et λmax = 291 nm) variation de labsorbance en
fonction de la concentration du BM
4- Preacuteparation des solutions de fer
a- Solution de fer industriel
Le reacuteactif utiliseacute est le sulfate ferreux ou sulfate de fer (II) drsquoune poudre blanchacirctre agrave lrsquoeacutetat
anhydre dont la formule est FeSO4 7H2O Pour la preacuteparation du Fe2+
de concentration 3 g L-1
nous avons verseacute 3 g du sulfate ferreux anhydre dans une fiole de 1 L contenant 500 mL drsquoeau
milli-Q puis ajouter une (1) goutte drsquoacide sulfurique (H2SO4) concentreacute agrave 98 dans la fiole et
laisser agiter pendant 30 secondes Apregraves compleacuteter jusqursquoau trait de jauge et placer sous
agitation durant 1 h jusqursquoagrave lrsquoobtention drsquoune solution de couleur rouge brique
b- Solution de fer de la lateacuterite
Pour la deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite les solutions de la lateacuterite
ont eacuteteacute preacutepareacutees de la maniegravere suivante
Pour le lit de lateacuterite nous avons preacuteleveacute
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
Compleacuteter drsquoeau milli-Q (eau ultra pure) jusqursquoau trait de jauge
y = 03938x
Rsup2 = 09869
0
05
1
15
2
25
3
35
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
661nm
y = 02094x
Rsup2 = 09972
0
02
04
06
08
1
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
291 nm
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Ajuster par la suite le pH de la solution agrave 3 avec lrsquoacide sulfurique (concentreacute agrave
95-97)
Figure 8 Lit de lateacuterite
Pour la lateacuterite attaqueacute par de lrsquoacide concentreacute pour lrsquoextraction du Fer
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
30 m L drsquoacide (HClHNO3H2SO4)
Ajouter avec prudence 20 mL drsquoeau milli-Q pour avoir 50 mL de solution
Preacutelever le surnageant pour le traitement du bleu de meacutethylegravene
Figure 9 Attaque acide de la lateacuterite
5- Preacuteparation des meacutelanges colorant- reacuteactif de Fenton
Lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM srsquoest faite par trois diffeacuterentes eacutetapes
Une solution du BM est soumise agrave un traitement par proceacutedeacute Fenton en utilisant du H2O2
et le fer industriel (Fe2+
) ajustement du pH agrave 3 (Fig12)
Figure 10 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Pour la deacutegradation du BM en utilisant la lateacuterite deux eacutetapes ont eacuteteacute imageacutes lrsquoune par
un lit de lateacuterite et lrsquoautre par la lateacuterite attaqueacutee par trois types drsquoacides (Fig13)
Figure 11 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite
6- Etude cineacutetique de la deacutecoloration du BM
Nous avons deacutetermineacute la cineacutetique de deacutecoloration agrave partir des valeurs des absorbances trouveacutees
agrave 661nm La deacutetermination de la constante de vitesse kapp permet de donner un ordre de
grandeur de la vitesse Expeacuterimentalement on peut montrer que la vitesse de reacuteaction bilan du
BM srsquoeacutecrit de la maniegravere suivante
Bleu de meacutethylegravene + OHbull rarr sous-produit du bleu de meacutethylegravene (Eq6)
Pour la cineacutetique drsquoordre 1
V = -
= kapp (Eq7) reacuteaction de pseudo ordre un laquo1 raquo
Avec
V vitesse de deacutegradation catalytique (mg L-1
h-1
)
kapp constante apparente de deacutegradation (min ou h-1
)
[BM] concentration du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
t temps de reacuteaction (h)
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
Ln (
) = kapp t (Eq8)
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Figure 12 Reacuteaction de pseudo ordre 1
Pour la cineacutetique drsquoordre 2
V = -
= kapp (Eq9) reacuteaction de pseudo ordre un laquo2 raquo
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
int
= - int
(Eq10)
(Eq11)
Figure 13 Reacuteaction de pseudo ordre 2
Pour le calcul des rendements ou taux drsquoabattement (τ) agrave lrsquoissu des eacutetudes cineacutetiques de
deacutegradation du BM nous avons utiliseacute cette formule ci-dessous
τ =
(Eq12)
Rsup2 = 09863
-070
-060
-050
-040
-030
-020
-010
000
0 2 4 6 8
ln (C
Co)
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 1
Rsup2 = 09499
0
0005
001
0015
002
0025
003
0 2 4 6 8
1C
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 2
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS
I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL
Tous les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave tempeacuterature ambiante (25degC) Les concentrations du bleu de
meacutethylegravene choisies pour lrsquoexpeacuterience sont 10 et 40 mg L-1
1- Effet de pH du milieu
Etant donneacute que le proceacutedeacute Fenton est baseacute sur lrsquoeffet catalytique du Fer et plus preacuteciseacutement
du Fe2+
il nous est paru neacutecessaire de commencer lrsquoeacutetude par la deacutetermination du pH
optimale pour le proceacutedeacute Lrsquoajustement du pH du milieu srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoune solution
drsquoacide sulfurique Ce choix est justifieacute par lrsquoexistence deacutejagrave au sein de la solution des ions
2-
suite agrave lrsquoaddition du Fe2+
sous la forme de FeSO4 7H2O
Les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes avec une concentration en BM de 20 mg L-1
un rapport R = 15
correspondant agrave des concentrations de 6 et 040 mg L-1
en H2O2 et Fe2+
respectivement et
pour des valeurs de pH variant entre 3 et 5 Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacute sur figure 16
Figure 14 Effet du pH
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t = 20
min)
pH Rendement ()
3 96
35 5245
4 6156
5 5509
000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 5 10 15 20
[BM
] m
gL
ˉˡ
temps de deacutegradation (mn)
pH = 3
pH = 35
pH = 4
pH = 5
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Drsquoapregraves le tableau preacutecegravedent nous observons que le pH favorable pour la deacutegradation du BM
par le proceacutedeacute Fenton est pH = 3 avec un taux de deacutegradation de 96 au bout de 20 min
De nombreux travaux sur les proceacutedeacutes Fenton ont montreacute que le pH 3 semble ecirctre la meilleure
valeur pour une deacutegradation optimale des polluants organique ((Tang and Huang 1996 Kuo
and Lo 1999) Pour la suite du travail nous adopterons deacutesormais cette valeur de pH
2- Effet de la concentration en BM
Nous avons traiteacute agrave un pH = 3 et agrave 25degC deux solutions du BM de concentration diffeacuterentes
(10 mg L-1
et 40 mg L-1
) en fixant les concentrations de Fe2+
agrave 134 mg L-1
et celle du H2O2 agrave
6 mg L-1
(figure 17)
Figure 15Effet de la concentration du BM
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM
[BM] mg L-1
Rendement () Temps de
deacutecoloration (min)
10 9738 8
40 9565 14
Nous avons constateacute que la concentration du BM de concentration 10 mg L-1
srsquoest deacutegradeacutee
rapidement et complegravetement avec un temps de deacutecoloration (td) de 8 min tandis que celle de
40 mg L-1
est plus lente avec un td de 14 min Donc plus la solution est concentreacutee plus le
temps de deacutegradation est important
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La cineacutetique de deacutecoloration du colorant BM de concentrations respectives de 10 et
40 mg L-1
obeacuteit agrave la loi cineacutetique de pseudo premier
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM
Solution kapp
BM = 10 mg L-1
028
BM = 40 mg L-1
010
La deacutetermination de la constante apparente de vitesse montre eacutegalement que cette derniegravere
varie en fonction de la concentration en BM En effet la valeur de kapp est deux fois plus
supeacuterieure pour une concentration en BM de 10 mg L-1
que pour celle de 40 mg L-1
3- Etude spectrophotomeacutetrique UVVisible du bleu de meacutethylegravene
Figure 16 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel
Une solution du bleu de meacutethylegravene de concentration 40 mg L-1
est soumise agrave un traitement par
proceacutedeacute Fenton en utilisant 6 mg L-1
de H2O2 et le fer industriel agrave une concentration de 134
mg L-1
Des preacutelegravevements ont eacuteteacute effectueacutes agrave des intervalles reacuteguliers de temps afin de suivre
lrsquoeacutevolution de la deacutegradation par Spectrophotomeacutetrie Lrsquoanalyse spectromeacutetrique des
eacutechantillons est effectueacutee par un balayage du spectre UV-Visible entre 200 et 800 nm (figure
18)
Nous remarquons que plus le temps de traitement est important plus le pic drsquoabsorbance dans
le visible agrave 661 diminue drsquointensiteacute pour srsquoannuler complegravetement agrave partir du 30 min Par
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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contre le pic dans le domaine UV agrave 291 il diminue certes drsquointensiteacute mais ne srsquoannule pas
mecircme apregraves 45 min de traitement
Ce reacutesultat nous permet de conclure que le proceacutedeacute Fenton permet une deacutegradation partielle
de la moleacutecule du BM au bout de notre temps de reacuteaction Drsquoapregraves Cao et al (1999) les pics
appartenant aux domaine drsquoUV entre 200 et 260 sont relatives au cycle benzegravene mono ou
poly substitueacute Ceci revient agrave dire que la deacutegradation du BM passe par deux eacutetapes
Deacutegradation du groupement fonctionnel de la moleacutecule du BM (λ = 661 nm) crsquoest agrave
dire que la rupture de lrsquoheacuteteacuterocycle central entraine la perte des conjugaisons des deux
lateacuteraux ce qui explique la deacutecoloration plus ou moins rapide de la solution
La deacutegradation des cycles benzegravene persistant en solution est beaucoup plus lente
puisque lrsquointensiteacute de ce pic (λ = 291 nm) diminue mais ne srsquoannule pas alors que la
solution est claire On peut dire eacutegalement que cette deacutegradation des cycles benzegravene
persistants est due au temps de reacuteaction trop court
4- Effet de la concentration du H2O2
a) En Absence de Fer
En utilisant deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
nous
avons varieacute les concentrations du H2O2 de 1 agrave 6 mg L-1
en absence du fer agrave un pH = 3 et agrave
tempeacuterature ambiante Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacutes sur la figure ci-dessous
Figure 19 Deacutegradation du BM par H2O2 seul
Quel que soit la concentration du BM 10 mg L-1
ou 40 mg L-1
lrsquoeffet du H2O2 sur la
deacutegradation du colorant est pratiquement nulle En effet apregraves un temps arbitraire de 20 min
de traitement on remarque un taux drsquoabattement de 17 pour la concentration en BM de 10
mg L-1
alors qursquoil est nul pour une concentration initiale de 40 mg L-1
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Il est donc clair que le pouvoir oxydant du H2O2 nrsquoest pas assez suffisant pour pouvoir
deacutegrader le BM En effet le H2O2 agrave un pouvoir oxydant de Edeg = 176 VENH par contre
celui drsquoOHbull est de 28 VENH
La mecircme conclusion a eacuteteacute observeacute par Naima (2008) sur lrsquoutilisation du H2O2 seul dans le
traitement des huiles drsquoolive (margines) Le reacutesultat a donneacute que le H2O2 seul pour des valeurs
de concentrations 3 et 20 g L-1
ne peut eacuteliminer totalement la margine de lrsquoeffluents drsquohuilerie
drsquoolive de concentration initiale de 1 g L-1
la moyenne de taux drsquoabattement obtenue ne
deacutepasse pas la valeur de 32 Yameogo (2013) a remarqueacute eacutegalement que lrsquoutilisation du
H2O2 seul nrsquoa eu aucune influence sur la deacutegradation de lrsquoamarante par proceacutedeacute photo-fenton
et heacuteteacuterogegravene avec charbon actif la concentration nrsquoa pas varieacute tout au long du traitement
b) En preacutesence du Fer
Lrsquoefficaciteacute du traitement est donc tributaire de lrsquoexistence de deux entiteacutes H2O2 et Fe2+
En
effet Bach et al (2010) ont utiliseacute le Fe2+
pour traiter lrsquoeau industrielle ils ont trouveacute que le
fer a permis de mineacuteraliser 95 drsquoeacutethylegravene-glycol et 85 de pheacutenol dans une eau industrielle
par proceacutedeacute Fenton Marciel et al (2004) ont remarqueacute que lrsquoapport de sulfate ferreux a
ameacutelioreacute la reacuteduction du COT de 45 agrave 55 lors drsquoune eacutetude drsquooxydation drsquoune solution
pheacutenolique par le proceacutedeacute photo-fenton
Pour la suite Nous avons maintenu la mecircme variation des concentrations en H2O2 (de 1 agrave 6
mg L-1
) mais en additionnant le fer industriel (sulfate ferreux) avec une concentration de 134
mg L-1
pour deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
agrave
tempeacuterature ambiante et agrave un pH eacutegale agrave 3 Ceci revient qursquoen solution le rapport R =
varie de 075 15 25 5 (Figure 20)
Figure 17 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Quel que soit la concentration initiale en BM ou en H2O2 lrsquoaddition du fer a entraineacute
lrsquoapparition de la deacutegradation graduelle de la coloration
Plus la concentration en H2O2 est importante plus la vitesse de deacutegradation augmente
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
[BM] mg L-1
10 40
Variation de H2O2 Rendement () Rendement ()
1 6730 5508
2 8522 7029
3 9769 9632
6 9954 9860
La figure 20 montre que taux de deacutecoloration en preacutesence du catalyseur devient plus
important avec lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 Il passe apregraves 60 min de
traitement de 6730 pour une concentration en H2O2 de 1 mg L-1
agrave 9954 pour celle de 6
mg L-1
Ceci est parfaitement preacutevisible puisque lrsquoexistence de lrsquoHydroxyde radicalaire principale
responsable de la deacutegradation est tributaire de la concentration initial en H2O2 (Eq2 sect 11)
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence de
la variation du H2O2
[BM] = 10 mg L-1
[BM] = 40 mg L-1
Ordre de la
reacuteaction k k
075 00036 00005 Ordre 2
15 00092 00007
25 0067 0065 Ordre 1
5 02879 0103
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Nous remarquons que lorsque la concentration en H2O2 augmente lrsquoordre partiel de la reacuteaction
change En effet pour des concentrations en H2O2 lt 3 mg L-1
la reacuteaction de deacutegradation est de
lrsquoordre 2 alors que pour des concentrations plus eacuteleveacutees elle est drsquoordre 1
Nadjette (2009) a montreacute que la deacutegradation du Meacutethyle Orange en preacutesence de dioxyde de
titane (TiO2) suit une cineacutetique drsquoordre 1 Redha (2011) a trouveacute eacutegalement lrsquoordre partiel de
la reacuteaction est eacutegal agrave 1 lors de son eacutetude sur le traitement du Rouge drsquoalizarine S et lrsquoOrange
G par proceacutedeacute drsquooxydation avanceacutee (POA)
Bennani et al (2010) ont eacutelimineacute le bleu de meacutethylegravene en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi
(Maroc) Les reacutesultats ont montreacute que le pseudo-second ordre peut deacutecrire le comportement
cineacutetique de lrsquoadsorption du bleu de meacutethylegravene sur lrsquoargile brute et celle purifieacutee Des reacutesultats
similaires ont eacuteteacute observeacutes Gurses et al (2006) et Tsai et al (2007)
Les valeurs de kapp obtenus pour une solution de concentration initiale en BM de 10 mg L-1
sont supeacuterieures agrave celles obtenues pour la solution de 40 mg L-1
et ce lagrave quel que soit lrsquoordre
de la reacuteaction ou la concentration en H2O2 en solution Ces valeurs augmentent avec
lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 et passe de 36 10-3
agrave 02879 et de 05 10-3
agrave 0103
pour une les solutions en BM de 10 et 40 mg L-1
respectivement
5- Effet de la concentration en fer
Pour la suite nous eacutetudierons lrsquoeffet de la concentration en Fer sur lrsquoefficaciteacute du traitement
du BM pour deux solutions de concentration 10 et 40 mg L-1
en BM Les essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes en maintenant constante la concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
et en faisant varieacute la
concentration en Fe2+
de 02 agrave 134 mg L-1
correspondant agrave une variation du rapport R =
de 5 agrave 30
Figure 18 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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En absence de fer aucune baisse dans la concentration en BM nrsquoest observeacutee Pourtant degraves
lrsquoajout drsquoune faible concentration (02 mg L-1
) entraine une diminution progressive de la
couleur au cours du temps Il est eacutegalement observeacute que quel que soit la concentration initiale
en BM le temps de deacutegradation (td) du colorant est inversement proportionnel agrave la
concentration en Fe2+
en solution En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
td
passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 alors que pour une concentration
de 40 mg L-1
il passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig22)
Figure 19 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer industriel
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction du rapport R
[BM] = 10 mg L
-1 [BM] = 40 mg L
-1
kapp kapp
OR
DR
E
1
par
rapport
agrave B
M 30 00027 00125
15 00061 00321
10 0026 00496
5 02879 0103
Nous remarquons que lrsquoeffet de lrsquoaugmentation de la concentration en Fe2+
en solution sur la
cineacutetique de deacutegradation du BM est beaucoup plus important pour des faibles concentrations
(10 mg L-1
) que pour les fortes concentrations (40 mg L-1
) En effet pour une variation de R de
30 agrave 10 kapp eacutevolue de 27 10-4
min agrave 26 10-2
min soit un facteur 100 pour une concentration
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en BM de 10 mg L-1
alors qursquoelle eacutevolue de 00125 agrave 005 soit un facteur 4 pour une
concentration en BM de 40 mg L-1
Drsquoapregraves ces reacutesultats on peut conclure drsquoune faccedilon geacuteneacuterale que la preacutesence drsquoune forte
concentration du catalyseur favorise la formation des radicaux OHbull principaux responsable de
la deacutegradation du BM Pourtant il a eacuteteacute montreacute dans plusieurs eacutetudes (Brillas et al 2004
Diagne 2006 Oturan et al 1999) que le Fe2+
ajouteacute agrave forte dose entraine une perte du
rendement du proceacutedeacute puisque le Fe2+
en plus de son rocircle de catalyseur peut jouer un rocircle de
destructeur crsquoest-agrave-dire qursquoil piegravege les OHbull produits
Lrsquoeacutelimination des polluants reacutefractaires est donc tributaire de la preacutesence des ions meacutetallique
sauf qursquoil neacutecessite un apport important en Fe2+
ce qui entraine un coucirct (Bouafia 2010)
Crsquoest pour cette raison que nous avons opteacute pour lrsquoutilisation de la lateacuterite en faisant une
attaque acide afin drsquoextraire le fer pour traiter le BM
II- UTILISATION DE LATERITE
Les eacutechantillons de la lateacuterite choisie se preacutesentent tous sous forme de poudres de couleur
ocre Lrsquoapplication drsquoun proceacutedeacute qui neacutecessite des quantiteacutes preacutecis de fer est un peu difficile
pour un pays dont le taux drsquoalphabeacutetisation est seulement de 218 et un seuil de pauvreteacute
(PIB par habitant est eacutegal agrave 1500 $) En effet lrsquoajout drsquoune forte concentration du catalyseur
dans la solution agrave traiter peut diminuer lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute Fenton Lrsquoanalyse DRX a
montreacute que la lateacuterite existante au Burkina-Faso est riche en fer En effet pour la reacutegion de
Dano le pourcentage en fer atteint 44 en masse alors que pour Koubri il est de 31
La premiegravere question auquel on srsquoeacutetait poseacute est si le fer eacutetait facilement ex tractable ou bien il
neacutecessite une mineacuteralisation preacutealable
1- Effet des lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
La figure ci-dessous montre lrsquoallure de lrsquoeffet de lit de lateacuterite de Dano drsquoune part et celui de
Koubri drsquoautre avec ajustement de pH dans une solution du BM de concentration 40 mg L-1
en maintenant ma concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
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Figure 20 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
Nous observons que la solution du BM en contact avec le lit de Dano se deacutegrade plus vite que
celle en contact avec le lit de lateacuterite de Koubri Cela est ducirc au fait que la lateacuterite de Dano
libegravere plus facilement sa phase ferrique par rapport agrave celle de Koubri
2- Effet de lrsquoacide sur la lateacuterite (Dano et Koubri)
Dans ce cadre nous avons compareacute lrsquoeffet drsquoun lit de lateacuterite (ajustement du pH) et une lateacuterite
attaqueacutee avec du H2SO4 sur une solution du BM agrave 40 mg L-1
La concentration en H2O2 eacutetant
maintenue agrave 6 mg L-1
(figure 24)
Figure 21 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri
La figure 24 montre que la quantiteacute de colorant deacutegradeacutee deacutecroit plus rapidement dans le cas
de lrsquoattaque acide Ce comportement est ducirc qursquoelle libegravere plus de Fe2+
en solution Le Fe2+
en
contact avec le H2O2 forme les radicaux hydroxyles (OHbull) pour le traitement des polluants
organiques par le proceacutedeacute Fenton
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
[BM] mg
L-1
Dano Koubri
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Rendement
()
4394 9991 364 9685
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Le taux drsquoabattement du BM par lrsquoattaque acide sur la lateacuterite de Dano est de 9991 apregraves
un temps de manipulation de 5 heures alors que celui du lit de lateacuterite (ajustement du pH) est
de 4394 pour le mecircme intervalle de temps
Cette diffeacuterence de rendement entre les lits de deux lateacuterites (Dano 4394 et Koubri
364) est due que la lateacuterite de Dano libegravere plus facilement sa phase ferrique que celle de
Koubri Etant donneacute que les phases ferriques sont les mecircmes pour les deux lateacuterites on
pourrait conclure que la diffeacuterence provient aussi du fait que la lateacuterite de Dano est beaucoup
plus riche en fer Ce qui facilite son extraction et que pour Koubri la phase Anastase en TiO2
pourrait gecircner son extraction
3- Effet de trois types drsquoacides sur la deacutegradation du BM (lateacuterite de Dano et
Koubri)
Nous avons compareacute lrsquoefficaciteacute de 3 acides (sulfurique laquoH2SO4raquo chlorhydrique laquoHCl raquo et
nitrique laquoHNO3raquo) pour lrsquoextraction du fer des lateacuterites La concentration de la solution du
BM utiliseacutee est de 40 mg L-1
la concentration en H2O2 est toujours maintenue agrave 6 mg L-1
Figure 22 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri
La figure 25 montre que la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est la plus efficace pour la
deacutecoloration de la solution En effet Pour la lateacuterite de Dano le td est de 40 mn pour le H2SO4
et drsquoune heure (1h) et 1h30 pour le HNO3 et le HCl respectivement Pour celle de Koubri le
td de la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est drsquoune heure (1h) tandis que pour des deux autres
acides HCl et HNO3 les td sont respectivement de deux (2h) et quatre heure (4h)
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri
[BM] mg L-1
Dano Koubri
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Rendement () 9991 9890 9797 9685 9593 9223
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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On peut deacuteduire que lrsquoefficaciteacute de lrsquoattaque acide par le H2SO4 utiliseacute pour extraire le fer de
la lateacuterite est due au caractegravere diacide (H2SO4)
4- Etude cineacutetique de deacutecoloration par lrsquoattaque acide (Dano et Koubri)
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig26)
Figure 23 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer extrait de la lateacuterite
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction des attaques acides (Dano et Koubri)
Attaque acide Dano Koubri
kapp
OR
DR
E 1 par
rapport
agrave B
M
HCl 00127 00094
HNO3 00131 00096
H2SO4 00142 00194
Nous remarquons que lrsquoutilisation de la lateacuterite de Dano ne change pas lrsquoordre apparent de la
vitesse de deacutegradation qui reste eacutegale 1 La valeur de kapp varie de 127 10-2
min-1
pour HCl et
142 10-2
min pour H2SO4 ce qui confirme bien le reacutesultat obtenu pour la figure 19
Pour la lateacuterite de Koubri la valeur de kapp varie de 910-3
min-1
pour HCl et 194 10-2
min-1
pour H2SO4
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5- Etude comparative entre le traitement du BM en utilisant le rapport R et le fer
de la lateacuterite (Dano et Koubri)
Sur la figure 27 nous avons superposeacute les reacutesultats obtenus pour la deacutegradation drsquoune solution
de 40 mg L-1
du BM en preacutesence de 6 mg L-1
de H2O2 avec lrsquoajout de Fer extrait de la lateacuterite
de Dano et Koubri drsquoune part et le fer industriel drsquoautre part
Figure 24 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel
Il est montreacute que le taux de deacutegradation obtenu est perceptiblement le mecircme seule reste un
handicap le temps de traitement 20 min pour le fer industriel 40 min pour le fer extrait de la
lateacuterite de Dano et 1h pour celui de Koubri
Le traitement par la lateacuterite de Dano est efficace et preacutesente donc un avantage certains
puisqursquoil permet de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du BM par rapport agrave celui par la lateacuterite de
Koubri qui deacutegrade seulement que 9796
Beaucoup drsquoeacutetudes ont eacuteteacute faites sur lrsquoeacutelimination du bleu de meacutethylegravene En utilisant le
charbon actif commercial CECA40 de granulomeacutetrie infeacuterieure agrave 125 μm Houas et al (1999)
ont eacutelimineacute 93 du BM dans lrsquoeau pour un temps de contact de 5heures Kumar and
Tamilarasan (2013) ont utiliseacute 01g de charbon actif agrave base des graines drsquoacacia pour eacuteliminer
9312 de BM Bennani et al (2010) ont eacutetudieacute lrsquoadsorption BM sur lrsquoargile brute et
purifieacutee Ils ont montreacute que le processus drsquoadsorption est tregraves rapide et que 95 de la quantiteacute
adsorbeacutee est atteinte pendant les dix premiegraveres minutes Talidi (2006) a utiliseacute la pyrophyllite
(argile) il a montreacute que lrsquoadsorption du BM est de lrsquoordre de 7845 6658 et 5471
respectivement pour les concentrations initiales de 75 225 et 374ppm Sassi and Bennour
(2011) ont utiliseacute le traitement biologique par Biosorption du BM par Pseudomonas
Aeruginosa isoleacute agrave partir drsquoune boue de laiterie a montreacute un taux drsquoeacutelimination du BM variant
de 45 agrave 55 aux valeurs de pH = 7 et 8
Nous pouvons dire que le traitement par la lateacuterite a permis de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du
BM par rapport aux eacutetudes faites en utilisant drsquoautres mateacuteriaux et que la lateacuterite recouvre
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 100 200 300
[BM
] mg
Lˉˡ
temps de traitement (mn)
Attaque acide
(Dano)
Attaque acide
(Koubri)
Fer industriel
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33 du continent mondial ce qui pourrait rendre son utilisation moins chegravere par rapport aux
autres traitements (Fer industriel Charbon actifhellip) puis qursquoon nrsquoa pas fait une eacutetude
eacuteconomique pour voir son cout
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CONCLUSION
Ce travail qui a porteacute sur la deacutegradation du colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute
Fenton en comparant les performances obtenues entre lrsquoutilisation du fer industriel (Fenton
classique) et le fer extrait de la lateacuterite ont montreacute que
Pour lrsquoutilisation du fer industriel la deacutegradation du BM est obtenue agrave une valeur de 3 pour
une variation du rapport des concentrations R de 15 agrave 5 et que lrsquoutilisation du peroxyde (H2O2)
seul ne peut pas deacutegrader le BM car son pouvoir oxydant nrsquoest pas assez suffisant pour
pouvoir deacutegrader le colorant Lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute est donc intimement lieacutee agrave lrsquoexistence de
deux reacuteactifs En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
le temps de deacutecoloration
(td) passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 et pour celle de 40 mg L-1
il
passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R Le traitement du BM par proceacutedeacute
fenton est donc tributaire de lrsquoutilisation de Fe2+
Afin de minimiser le coucirct du traitement et surtout voir lrsquoefficaciteacute du traitement en utilisant la
lateacuterite nous avons essayeacute de remplacer le fer industriel par le fer extrait de la lateacuterite
provenant de deux reacutegions du Burkina-Faso Dano et Koubri
Les reacutesultats obtenus par lrsquoutilisation du fer de la lateacuterite sont inteacuteressants pour des eacutetudes sur
drsquoautres colorants En effet le lit de lateacuterite avec ajustement du pH a permis une deacutegradation du
colorant de 44 pour un temps de traitement de 5h tandis que le traitement par lrsquoattaque acide
lui a deacutegradeacute le BM de pregraves que 100 En effet les taux drsquoabattements pour lrsquoattaque acide de
la lateacuterite de Dano et de Koubri sont respectivement de 99 au bout de 40 min et de 97 pour
une manipulation drsquoenviron 1 h
Cette eacutetude sur la deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en utilisation le fer de la lateacuterite
nous a permis de montrer qursquoil est possible de simplifier de point de vue utilisation et coucirct le
proceacutedeacute Fenton pour les colorants syntheacutetiques drsquoeffluents industriel
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PERSPECTIVES
En perspectives il serait inteacuteressant
De faire une eacutetude approfondi pour voir le cout du traitement du proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite
Essayer de traiter drsquoautres familles de colorants en utilisant la lateacuterite attaqueacutee par
lrsquoacide pour voir lrsquoefficaciteacute du systegraveme
Appliquer le traitement sur des effluents textiles reacuteels
Imaginer un systegraveme de traitement agrave grand eacutechelle
Essayer le traitement sur drsquoautres polluants reacutecalcitrant PCB pheacutenol pesticides
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REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE
Adnosinda M Martins M Nelson LJD Queiroz M (2003) Comparative studies of
fungal degradation of single or mixed bioaccessible reactive azo dyes Chemosphere
Vol 52 Page 973
Anselme C Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New-York Mc Graw
Hill Mallevialle Page 1087
Bach A Zach-Maor A Semiat R (2010) Characterization of iron oxide nanocatalyst in
mineralization processes Elsevier pp 6 Page 6
Barbeni M Minero C Pelizzetti E (1987) Chemical degradation of chlorophenols with
Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 16 Page 2237
Barclay S Buckley C (2000) Waste minimization guide for the textile industry University
of Durban South Africa Water Research Commission 1 Page 8
Barka N (2008) Lrsquoeacutelimination des colorants de synthegravese par adsorption sur un phosphate
naturel et par degradation photo catalytique sur TiO2 supporte (Thegravese doctorat Ndeg65)
Universiteacute Ibn Zohr UFR Physico-chimie des Mateacuteriaux agrave Caractegraveres Appliqueacutes Page
149
Benitez FJ Acero JL Real FJ (2001) The role of hydroxyl radical for the decomposition
of p-hydroxyl phenylacateic acid in aqueous solution Wat Res Vol 35 5 Page1343
Bennani Karim A Mounir B Hachkar M Bakasse M Yaacoubi A (2010) Elimination
du colorant basique ldquoBleu de meacutethylegravenerdquo en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi Erudit
_Journal of Water Science Vol 23 ndeg4 Page 388
Bouafia S (2010) Deacutegradation des colorants textiles par procegravedes drsquooxydation avanceacutee baseacutee
sur la reacuteaction de Fenton (Thegravese doctorat) Paris-Est et Saad Dahlab Paris Page160
Brillas E Boye B Sires I Garrido J Rodriguez R Arias C Cabot P-L (2004)
Electrochemical destruction of chlorophenoxy herbicides by anodic oxidation and
electro-fenton using a boron-bored diamond Electrochim Acta Vol49 Page 4496
Calobro V Pantano G Kang R Molinari R Drioli E (1990) Experimentation study on
integrated membrane processes in treatment of solution simulating textile effluents
Energy and analysis Vol 78 ndeg 2 Page 277
Cao J Wei L Huang Q Han S (1999) Reducing degradation of azo bye zero-valent iron
in aqueous solution Chemosphere Vol38 Page 571
De Heredia JB Torregrosa J Dominguez JR Peres JA (2001) Kinetic model for
phenolic compound oxidation by Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 45 Page90
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 41 -
Derradji C (2012) Traitement des eaux industrielles degradation des colorants azoiumlques par
un procegravede inteacutegreacute couplant un procegravede drsquooxydation avanceacutee et un traitement biologique
(Thegravese doctorat) Universiteacute Ferhat Abbas Page187
Diagne M (2006) Etude de degradation par oxydation avanceacutee eacutelectrochimique et
photochimique de pesticides organophosphoreacutes application a la degradation du
parathion meacutethyle et de lrsquoacephate en milieu aqueux (Thegravese doctorat) Universiteacute de
Marne-La valleacutee Page200
Ghosh D Bhattacharyya KG (2002) Adsorption of methylene blue on kaolinite Appl clay
Sci Vol20 Page 300
Goel RK Flora JRV Ferry J (2003) Mechanisms for naphthalene removal during
electrolytic aeration Wat Res V 37 Page 901
Gurses A Dogar Ccedil Yalcin M Accedilikyildiz M Bayrak R Karaca S (2006) The
adsorption kinetics of the cationic dye methylene blue onto clay J Hazard MatB Vol
131 Page 228
Haber F Weiss J (1934) The catalytic decomposition of hydrogen peroxide by iron salts
Pro Roy Soc A Vol147 Page 351
Hamada K Nishizawa M Yoshida D Mitsuishi M (1998) Degradation of an azo dye by
sodium hypochlorite in aqueous surfactant solution Dyes and pigments Vol 36 Page
322
Hayet B (2011) Elimination du 4-chlorophenols par POA (Thegravese doctorat) University Abou
Barh Belkaid Alger Page 164
Hsing HJ Chiang PC Chang EE Chen MY (2007) The decolorization and
mineralization of acid orange 6 azo in aqueous solution by advanced oxidation
processes A comparative study J Hazard Matter Page 16
Jaussaud P (1993) Histoire des colorants naturels Page 3
Kumar M Tamilarasan R (2013) Modeling studies for the removal of methylene blue from
aqueous solution using acacia fumosa seed shell activated carbon Elsevier Page 1116
Kuo CY Lo SL (1999) Oxidation of aqueous chlorobiphenols with photo-Fenton process
Chemosphere Vol 38page2051
Kuo W (1992) Decolorizing dye wastewater with Fentonrsquos reagent Vol 26 Ndeg 7 Page 886
Li ZM Shea PJ Comfort SD (1997) Fenton oxidation of 2 4 6-trinitrotoluene in
contaminated soil slurries Envir Eng Sci Vol 14 Page 56
Lopez C Valade AG Combourieu B Mielgo I Bouchon B Lema JM (2004)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 42 -
Mechanism of enzymatic degradation of the azo dye orange ii determined by exist 1h
nuclear magnetic resonance and electrospray ionization-ion trap mass spectrometry
Biochem Vol 335 Page 149
Mansour HB Boughzala O Dridi D Barillier D Chekir-Ghedira L Mosrati R (2010)
Les colorants textiles sources de Contamination de lrsquoeau Criblage de la toxiciteacute et des
meacutethodes de traitement Erudit Vol 24 ndeg 3 Page 238
Marciel R Santrsquoanna JGL Dezotti M (2004) Phenol removal from high salinity effluents
using Fentonrsquos reagent and photo-fenton reactions Chemosphere Vol57 Page 719
Martinez-Huitle CA Ferro S (2006) Electrochemical oxidation of organic polluants for the
wastewater treatment direct and indirect processes Chem Soc Rev Vol 35 Page
1340
Meink F Stoof H Kohrschuter H (1997) Les eaux reacutesiduaires individuelles Masson 2egraveme
eacutedition
Nadjette (2009) Deacutegradation photo catalytique de polluants organiques (Meacutethyle orange
pentachlorophenol et acide benzoiumlque) en preacutesence du dioxyde de titane nanocristallin
eacutelaboreacute par la meacutethode sol-gel (Thegravese doctorat) Badji Mokhtar-Annaba University
Page101
Naima S (2008) Traitement des effluents des huileries drsquoolive par oxydation au H2O2 (Thegravese
doctorat) Universiteacute MrsquoHamed Bougara-Boumerdes Laboratoire de Recherche
Technologie Alimentaire (LRTA) Page 154
Neyens E Baeyens J Weemaes M De Heyder B (2003) Pilot-scale peroxidation (H2O2)
of sewage sludge J Hazard MatB Page 106
Oturan M Aaron J Oturan N Pinson J (1999) Degradation of chlorophenoxyacid
herbicide in aqueous media using a nevol electrochemical method Pestic Sci Vol55
Page 562
Ounissa K (1996) Biodeacutegradabiliteacute adsorption et eacutechange ionique de quelques colorants
cationiques preacutesents dans les effluents liquides de la teinturerie de lrsquouniteacute Couvertex
drsquoAinDjasser (Thegravese doctorat) University Mentouri Constantine Page 103
Pagga U Brown D (1986) The degradation of dyestuffs part II Behaviour of dyestuffs in
aerobic biodegradation tests Chemosphere 15 4 Page 491
Parsons S (2004) Advanced oxidation processes for water and wastewater treatment Iwa
Alliance House Londres Page 356
Raghavacharya C (1997) Color removal from industrial effluents - A comparative review of
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 43 -
available technologies Chem Eng World Vol 32 Page 54
Redha MD (2011) Traitement de colorants azoiumlque et anthroquinoniques par procegravedes
drsquooxydation avanceacutees (POA) (Thegravese doctorat) Universiteacute de Sciences et Tchnologies de
Lille 1 Universiteacute Abdelhamid IBN Badis de Mostaganem Page 202
Spadaro JT Isabelle L Renganathan V (1994) Hydroxyl radical mediated degradation of
azo dyes Evidence for benzene generation Envir Sci Techn Vol 26 Page 1389
Suty H De Traversay C Coste M (2003) Application of advanced oxidation processes
Present and future Page 8
Tang W Huang CP (1996) 2 4-dichlorophenol oxidation kinetics by Fentonrsquos reagent
Environ Scie Techn Vol17 Page 1378
Tang WZ Tassos S (1997) Oxidation kinetics and mechanisms of trihalomethanes by
Fentonrsquos reagent Wat Res Vol 31 Ndeg 5 Page 1125
Taylor J Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New - York Mc Graw-
Hill Vol 9 Page 9
Tsai W Hsu H Su TY Lin KY Minglin C Dai T (2007) The adsorption of cationic
dye from aqueous solution onto acid-activated andesite J Hazard Matter Vol147
Page 1062
Van der Bruggen B Lejon l Vandecasteele C (2003) Reuse treatment and discharge of the
concentration of pressure-driven membrane processes Environ Scie Techn Vol 37 ndeg
37 Page 3738
Vendevivere PC Bianchi R Verstraete W Y (1998) Treatment and creuse from the textile
wet-processing industry Review of emerging technologies J Chem Techn Biotechn
Vol72 Page 302
Watts RJ Jones AP Chen P-H Kenny A (1997) Mineral-catalyzed Fenton-like
oxidation of sorbed chlorobenzenes Water Environment Research 69 Page 275
Wu CH Chang CL (2006) Decolorization of reactive red 2 by advanced processes
comparative studies of homogeneous and heterogeneous systems J Hazard Matter
Page 272
Yameogo DDS (2013) Deacutegradation de lrsquoamarante par procegravede photo-Fenton homogegravene et
heacuteteacuterogegravene avec charbon actif(CA) (Rapport de stage) Page 30 2IE
Yoshida M Lee BD Hosomi M (2000) Decomposition of aqueous tetrachloroethylene by
Fenton oxidation treatment Water Sci Technol Vol 42 Page 208
Zaviska F Drogui P Mercier G Blais J-F (2009) Proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee dans le
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 44 -
traitement des eaux et des effluents industriels Application agrave la deacutegradation des
polluants reacutefractaires Erudit Vol 22 ndeg 4 Page 564
Zawlotzki Guivarch E (2004) Traitement des polluants organiques en milieux aqueux par
procegravede eacutelectrochimique drsquooxydation avanceacutee ldquoElectro-Fentonrdquo Application a la
mineacuteralisation des colorants syntheacutetiques (Thegravese doctorat) Universiteacute de Marne-La
valleacutee Page 205
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Table de matiegravere
DEDICACE i
RESUME ii
ABSTRAT iii
REMERCIEMENT iv
TABLE DE MATIERE v
LISTE DES FIGURES vii
LISTE DES TABLEAUX viii
LISTE DES ABREVIATIONS ix
INTRODUCTION GENERALE 1
CHAPITRE I REVUE BIBLIOGRAPHIQUE 4
I- LES COLORANTS (Caracteacuteristiques classification et toxiciteacute) 4
1- Historique des colorants 4
2- Deacutefinition des colorants 4
3- Classification des colorants syntheacutetiques 4
4- Les colorants aziniques (thiazines) 5
5- Toxiciteacute des colorants 5
6- Proprieacuteteacutes physico-chimiques du bleu de meacutethylegravene 5
II- TRAITEMENT DES REJETS TEXTILES 6
1- Geacuteneacuteraliteacutes sur les meacutethodes de traitements 6
A- Meacutethodes biologiques 7
B- Meacutethodes physiques 7
B1- Coagulation-floculation 8
B2- Filtration membranaire 8
B3- Adsorption sur charbon actif et autres mateacuteriaux 8
C- Meacutethodes chimique 9
2- Procegravedes classiques de traitement des effluents textiles Proceacutedeacutes drsquoOxydation Avanceacutee
(POA) 9
3- Reacuteactif de Fenton (H2O2Fe2+
) 11
III- LA LATERITE 12
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE II MATERIELS ET METHODE 14
I- PRODUITS ET MATERIELS 14
1 Les produits utiliseacutes (Fer industriel H2O2 BM acide lateacuterite) 14
2- Mateacuteriels utiliseacutes 14
II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE 18
1- Preacuteparation de la solution du bleu de meacutethylegravene 18
2- Principe de la spectrophotomeacutetrie UVVisible 18
3- Caracteacuterisation par spectrophotomeacutetrie UVVisible des solutions du BM 19
4- Preacuteparation des solutions de fer 20
5- Preacuteparation des meacutelanges colorant- reacuteactif de Fenton 21
6- Etude cineacutetique de la deacutecoloration du BM 22
CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS 24
I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL 24
1- Effet de pH du milieu 24
2- Effet de la concentration en BM 25
3- Etude spectrophotomeacutetrique UVVisible du bleu de meacutethylegravene 26
4- Effet de la concentration du H2O2 27
5- Effet de la concentration en fer 30
II- UTILISATION DE LATERITE 32
1- Effet des lits de lateacuterites (Dano et Koubri) 32
2- Effet de lrsquoacide sur la lateacuterite (Dano et Koubri) 33
3- Effet de trois types drsquoacides sur la deacutegradation du BM (lateacuterite de Dano et Koubri) 34
4- Etude cineacutetique de deacutecoloration par lrsquoattaque acide (Dano et Koubri) 35
5- Etude comparative entre le traitement du BM en utilisant le rapport R et le fer de la lateacuterite
(Dano et Koubri) 36
CONCLUSION 38
PERSPECTIVES 39
REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE - 40 -
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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LISTE DES FIGURES
Figure 1 Bleu de meacutethylegravene et sa structure chimique 6
Figure 2 Forme incolore du bleu de meacutethylegravene 6
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA) 9
Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI) 13
Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM 15
Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano 17
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri 17
Figure 10 Lit de lateacuterite 21
Figure 11 Attaque acide de la lateacuterite 21
Figure 12 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel 21
Figure 13 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite 22
Figure 14 Reacuteaction de pseudo ordre 1 23
Figure 15 Reacuteaction de pseudo ordre 2 23
Figure 16 Effet du pH 24
Figure 17Effet de la concentration du BM 25
Figure 18 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel 26
Figure 20 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2 28
Figure 21 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM 30
Figure 22 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le fer
industriel 31
Figure 23 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri) 33
Figure 24 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri 33
Figure 25 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri 34
Figure 26 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le fer
extrait de la lateacuterite 35
Figure 27 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel 36
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LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique 10
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes 14
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 16
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
17
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene 19
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm) 20
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t =
20 min) 24
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM 25
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM 26
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2 29
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence
de la variation du H2O2 29
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du
BM en fonction du rapport R 31
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite 33
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri 34
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du
BM en fonction des attaques acides (Dano et Koubri) 35
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LISTE DES ABREVIATIONS
A Absorbance de la lumiegravere (nm)
BM Bleu de meacutethylegravene
C Concentration massique ou molaire en soluteacute (mg L-1
ou Mmol L-1
)
C0 Concentration initiale du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
CA Code Article
CCI Chambre de Commerce et drsquoIndustrie
DBO Demande Biologique en Oxygegravene
DCO Demande Chimique en Oxygegravene
ENH Electrode Normal agrave Hydrogegravene
e- Electron
Fe2+
Fer ferreux
Fe3+
Fer ferrique
H2O2 peroxyde drsquohydrogegravene
H2SO4 Acide sulfurique
HCl Acide chlorhydrique
HNO3 Acide nitrique
I Intensiteacute lumineuse traverseacutee
I0 Intensiteacute initiale lumineuse
kapp constante de vitesse apparente
LEDES Laboratoire Eau Deacutepollution Ecosystegraveme et Santeacute
mL Milli litre
min Minute
nm Nanomegravetre
MΩ Meacutega ohm
OHbull Radicaux hydroxyles
POA Proceacutedeacute drsquoOxydation Avanceacutee
V Vitesse cineacutetique de deacutegradation
UV Ultra-violet
microScm Micro-siemens par cm
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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λ Longueur drsquoonde (nm)
α Ordre partiel
τ Rendement ou taux de deacutegradation ()
td Temps de deacutecoloration (min)
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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INTRODUCTION GENERALE
Quel que soit le deacuteveloppement de la socieacuteteacute lrsquoeau reste un facteur primordial dans toutes les
couches socio-eacuteconomiques Malheureusement lrsquoeau douce disponible pour les humains et
aussi pour le reste de lrsquoeacutecosystegraveme repreacutesente moins de 1 du volume total drsquoeau sur terre et
la qualiteacute de la partie disponible et potentiellement utilisable par lrsquohomme nrsquoest que de 01
et nrsquoa cesseacute de se deacutegrader et parfois dlsquoune maniegravere irreacuteversible Selon lrsquoONG Water Aiumld 34
millions de personnes au Burkina-Faso nrsquoont pas accegraves agrave lrsquoeau potable
Lrsquoindustrie du textile est lrsquoune des industries la plus consommatrice drsquoeau (par exemple pour
teindre quelques 30 milliards de kilo de tissusan il faut consommer 4 milliards de tonnes
drsquoeauan) et geacutenegravere des rejets constitueacutes de moleacutecules organiques reacutecalcitrantes preacutesentant
geacuteneacuteralement des problegravemes de couleur de concentrations eacuteleveacutees de DBO de DCO de
matiegraveres en suspension ainsi que de toxiciteacute et de conductiviteacute eacuteleveacutees Selon la Banque
mondiale lrsquoindustrie textile est responsable de 17 agrave 20 de la pollution de leau dans le
monde En 2009 les colorants syntheacutetiques ont presque complegravetement supplanteacutes les
colorants naturels La production mondiale des colorants est estimeacutee agrave plus de 800000
tonnesan (Mansour et al 2010) Drsquoapregraves la Chambre de Commerce et drsquoIndustrie du Burkina
(CCI) la quantiteacute de colorants importeacutee au Burkina-Faso est de 79 tonnes en 2012
Ces colorants dans lrsquoensemble sont toxiques de par leur composition et leurs modes
drsquoutilisation Ils sont susceptibles drsquoinduire chez lrsquoHomme des dermatoses voire des cancers
de la peau tant pour les personnes travaillant agrave la teinture des fibres textiles que via la
transpiration pour les personnes portant les vecirctements De plus les effluents non traiteacutes de ces
colorants sont responsable apregraves rejets de la deacutegradation de lrsquoenvironnement (des eaux de
surface et souterraines des sols voire de la veacutegeacutetation) Pour remeacutedier agrave tous ces impacts
neacutegatifs un traitement par deacutecoloration de ces effluents srsquoimpose avant tout rejet dans
lrsquoenvironnement
La deacutecoloration des rejets de lrsquoindustrie textile est souvent difficile car les colorants
organiques ne sont pas deacutegradeacutes par voies conventionnels En effet ces produits sont stables
aux agents oxydants aux rayonnements et reacutesistent fortement agrave la digestion aeacuterobie Pour cela
plusieurs types de traitement ont eacuteteacute deacuteveloppeacutes et testeacutes notamment lrsquoosmose inverse la
preacutecipitationcoagulation des matiegraveres colorantes lrsquoadsorption sur charbon actif la filtration
membranaire (Barclay and Buckley2000) Cependant ces proceacutedeacutes classiques de traitement
ne reacutepondent pas agrave cette attente car ils sont pour la plupart non destructifs et tregraves couteux
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Pour reacutepondre agrave cette faille de nouveaux proceacutedeacutes ont eacuteteacute deacuteveloppeacutes dont les proceacutedeacutes
drsquooxydation avanceacute (POA) qui sont des proceacutedeacutes de traitement oxydatif subdiviseacutes en quatre
groupes(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon
puisse utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et son
potentiel normal drsquooxydoreacuteduction est de 28VENH (Parsons 2004)
Le proceacutedeacute fenton un des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee est une technologie eacuteprouveacutee et
efficace pour la destruction drsquoun grand nombre de polluant organique Cette technique
consiste agrave initier des reacuteactions de deacutecomposition du peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) par des
sels meacutetalliques en vue de geacuteneacuterer des espegraveces radicalaires (OHbull HO2
bull etc) tregraves reacuteactives
Son inconveacutenient majeur est qursquoil neacutecessite une grande quantiteacute de produits chimiques en
phase homogegravene tels que le fer (Fe2+
) qui geacutenegravere un cout suppleacutementaire et conduit agrave la
geacuteneacuteration de grandes quantiteacutes de boues ou agrave la formation de deacuteriveacutes pour le traitement
Lrsquoobjectif de cet meacutemoire est drsquoeacutetudier la deacutegradation du bleu de meacutethylegravene modegravele de
colorant syntheacutetique textile par le proceacutedeacute fenton en remplaccedilant le fer industriel (Fe3+
Fe2+
)
par le fer extrait de la lateacuterite locale en vue de reacuteduire le cout des traitements des effluents
textiles Si cette expeacuterience au laboratoire donne des reacutesultats satisfaisants elle pourrait ecirctre
extrapoleacutee agrave grande eacutechelle et ecirctre une des solutions pour le traitement de rejets textiles par
des mateacuteriaux locaux en Afrique puisque la lateacuterite recouvre environ 33 de continent
africain et est tregraves abondante au Burkina-Faso
Apregraves une introduction geacuteneacuterale ce meacutemoire sera structureacute en trois (03) chapitres
Le premier chapitre sera consacreacute agrave une eacutetude bibliographique sur les colorants les
meacutethodes de traitements des effluents textiles et la lateacuterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Le second chapitre abordera la partie mateacuterielles et meacutethodes Nous deacutecrirons les
protocoles expeacuterimentaux le mateacuteriel et les reacuteactifs employeacutes ainsi que les meacutethodes
expeacuterimentales utiliseacutees
Le troisiegraveme chapitre est consacreacute aux reacutesultats obtenus accompagneacutes drsquoune
discussion afin de comparer nos reacutesultats aux autres eacutetudes faites sur la deacutegradation du
bleu de meacutethylegravene (BM) par drsquoautres mateacuteriaux
Une conclusion geacuteneacuterale ainsi que quelques perspectives seront preacutesenteacutees en fin du
document
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE I REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
I- LES COLORANTS (Caracteacuteristiques classification et toxiciteacute)
1- Historique des colorants
Depuis le deacutebut de lrsquohumaniteacute les colorants appliqueacutes dans pratiquement toutes les activiteacutes
humaines (peinture teinture du papier de la peau et des vecirctements) eacutetaient drsquoorigines naturelles
et veacutegeacutetales Ces colorants sont tous des composeacutes aromatiques qui proviennent essentiellement
des plantes tel que lrsquoalizarine et lrsquoindigo Lrsquoindustrie des colorants syntheacutetiques est neacutee en 1856
quand le chimiste anglais W H Perkin dans une tentative de synthegravese de la quinine artificielle
pour soigner la malaria a obtenu la premiegravere matiegravere colorante syntheacutetique qursquoil appela
mauve (aniline colorant basique) Apregraves la deacutecouverte de la mauve de nouveaux colorants
ont commenceacute agrave paraitre sur le marcheacute (Jaussaud 1993)
Au deacutebut du 20egraveme
siegravecle les colorants syntheacutetiques ont presque complegravetement supplanteacutes les
colorants naturels Selon Mansour et al (2010) la production mondiale des colorants est
estimeacutee agrave plus de 800000 tonnesan
2- Deacutefinition des colorants
Un colorant est une substance coloreacutee qui interagit avec le milieu dans lequel elle est introduite
et le colore en srsquoy dissolvant etou dispersant lui confeacuterant la proprieacuteteacute de teindre Cette
proprieacuteteacute reacutesulte drsquoune affiniteacute particuliegravere entre le colorant et la fibre Selon le type
drsquoapplication et drsquoutilisation les colorants syntheacutetiques doivent reacutepondre agrave un certain nombre
de critegraveres afin de prolonger la dureacutee de vie des produits coloreacutes sur lesquels ils sont appliqueacutes
Ces critegraveres sont la reacutesistance agrave lrsquoabrasion la stabiliteacute photolytique des couleurs la reacutesistance
agrave lrsquooxydation chimique (notamment les deacutetergents) et aux attaques microbiennes(Pagga and
Brown 1986) et (Zawlotzki Guivarch 2004)
3- Classification des colorants syntheacutetiques
Les matiegraveres colorantes se caracteacuterisent par leur capaciteacute agrave absorber les rayonnements lumineux
dans le spectre visible (de 380 agrave 750 nm) La transformation de la lumiegravere blanche en lumiegravere
coloreacutee par reacuteflexion sur un corps ou par transmission ou diffusion reacutesulte de labsorption
seacutelective deacutenergie par certains groupes datomes appeleacutes chromophores la moleacutecule colorante
eacutetant le chromogegravene Dautres groupes datomes du chromogegravene peuvent intensifier ou changer
la couleur due au chromophore ce sont les groupes auxochromes (Barka 2008)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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4- Les colorants aziniques (thiazines)
Les colorants thiazines sont analogues aux colorants oxazines sauf que lrsquoatome de soufre
remplace lrsquoatome drsquooxygegravene dans lrsquoanneau heacuteteacuterocyclique Ces colorants ont un noyau
phenazonium comme chromophore avec des groupes amineacutes en para par rapport au soufre
comme auxochrome Ils ont un intervalle de couleur du vert au bleu et ils sont stables agrave la
lumiegravere Ils sont utiliseacutes dans le domaine du textile meacutedecine pharmacie et biologie
Seulement cinq colorants thiazines sont connus et toujours fabriqueacutes azure A azure B azure C
thionine et bleu de meacutethylegravene
Le colorant thiazine le plus important est le bleu de meacutethylegravene deacutecouvert par Caro en 1876
Colorants doxazines Colorants thiazines
Oxazines
Thiazine
5- Toxiciteacute des colorants
La prise de conscience quant agrave la dangerositeacute de certains colorants a commenceacute vers 1890 ougrave
lrsquoon surveillait essentiellement les teneurs en cuivre en arsenic et en plomb dans les colorants
syntheacutetiques ou mineacuteraux Cependant bien que des toxicologues aient auparavant mis en
eacutevidence chez les animaux le risque de cancer lieacute agrave lrsquoingestion de certains colorants azoiumlques
rouges ce nrsquoest qursquoapregraves la deuxiegraveme (2egraveme
) guerre mondiale que des seacuterieux tests biologiques
ont abouti agrave la remise en cause de la plupart des colorants utiliseacutes Une reacuteglementation plus
exigeante a eacuteteacute instaureacutee en 1960 concernant le test de toxicologique des colorants mis sur le
marcheacute Pour le cas du Burkina-Faso il yrsquoa un deacutecret ndeg2001-185 (article 12) portant
interdiction de rejet dans lrsquoenvironnement de certaines substances canceacuterigegravenes dans
lrsquoenvironnement
6- Proprieacuteteacutes physico-chimiques du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene colorant azinique (thiazine) de la famille basique ou cationique aussi
appeleacute chlorure de bis-(dimethylamino)- 37 phenazathionium est soluble dans lrsquoeau (50 g L-1
) et
moins soluble dans lrsquoalcool (10 g L-1
) Sa formule chimique est C16H18ClN3S une masse molaire
de 319852 g mol-1
se preacutesente sous forme drsquoune poudre cristalline drsquoun bleu fonceacute est un deacuteriveacute
azoteacute (Fig1)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 1 Bleu de meacutethylegravene et sa structure chimique
Il est couramment utiliseacute comme modegravele de contaminant organique en raison de sa structure
moleacuteculaire stable Dans la reacuteaction de reacuteduction le BM se transforme en leuco meacutethylegravene
incolore due agrave la perte du doublet libre de lrsquoazote et introduction drsquoun atome drsquohydrogegravene
Le BM sous sa forme incolore est
(Eq 1)
bleu de meacutethylegravene chlorure de meacutethylthioninium
S
N
N NCl-
hydroxyde de meacutethylthioninium
S
N
N N HO
Figure 2 Forme incolore du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene est le colorant le plus couramment utiliseacute dans la teinture du coton du bois
et de la soie Il peut provoquer des brucirclures oculaires responsables de blessures permanentes aux
yeux de lrsquohomme et des animaux Son inhalation peut donner lieu agrave des difficulteacutes respiratoires
entrainer des cas drsquoaneacutemie apregraves une absorption prolongeacutee et son ingestion par la bouche produit
une sensation de brucirclure provoque des nauseacutees des vomissements transpiration et sueurs
froides abondantes (Ghosh and Bhattacharyya 2002) Il est aussi est toxique pour les algues et
les petits crustaceacutes agrave partir des concentrations de 01 mg L-1
et 2 mg L-1
respectivement (Ounissa
1996 Meink et al 1997)
Le traitement des rejets industriels contenant ce type de colorant srsquoavegravere drsquoun grand inteacuterecirct
II- TRAITEMENT DES REJETS TEXTILES
1- Geacuteneacuteraliteacutes sur les meacutethodes de traitements
Le traitement des rejets textiles compte tenu de leur heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute de composition conduira
toujours agrave la conception drsquoune chaine de traitement assurant lrsquoeacutelimination des diffeacuterents
polluants par des eacutetapes successives La premiegravere eacutetape consiste agrave eacuteliminer la pollution par
lrsquointermeacutediaire de preacutetraitement (deacutegrillage dessablage deacuteshuilage etc) etou de traitement
physique ou physico-chimique assurant une seacuteparation solide-liquide Drsquoapregraves Barclay and
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Buckley (2000) les techniques de deacutepollution intervenant le plus courant en deuxiegraveme eacutetape
dans les industries se divisent en trois cateacutegories
1- Biologique
Traitement aeacuterobie
Traitement anaeacuterobie
2- Physique
Meacutethode de preacutecipitation (coagulation floculation seacutedimentation)
Adsorption (sur charbon actif)
Osmose inverse filtration sur membrane
3- Chimique
Oxydation (oxygegravene ozone oxydants tels que le H2O2 NaOCl)
Reacuteduction (Na2S2O2)
Meacutethode de complexomeacutetrique
Reacutesine eacutechangeuse drsquoions
A- Meacutethodes biologiques
Lrsquoavanceacutee technologique a permis la conception des systegravemes de traitement biologique
perfectionneacutes en se basant sur lrsquoautoeacutepuration naturelle des eaux Ces proceacutedeacutes biologiques se
font selon deux modes traitements en aeacuterobie (en preacutesence de lrsquooxygegravene) et traitement en
anaeacuterobie (les microorganismes deacutegradent la matiegravere organique en absence de lrsquooxygegravene)
Les proceacutedeacutes drsquoeacutepuration par voie biologique sont baseacutes sur la transformation microbienne des
colorants La plupart des colorants azoiumlques sont tregraves stables et non biodeacutegradables Beaucoup
drsquoeacutetudes ont deacutemontreacute la biodeacutegradation partielle ou complegravete de certains colorants par voie
biologiques (Adnosinda et al 2003) et (Lopez et al 2004) Mecircme si ces techniques sont
adapteacutees agrave un nombre de polluants organiques elles ne sont pas toujours applicables sur les
effluents textiles industriels en raison de fortes concentrations de polluants de leur toxiciteacute qui
entrainent la destruction des microorganismes ou des boues biologiques agrave traiter
B- Meacutethodes physiques
Lorsque les eaux useacutees ne se precirctent pas agrave une deacutepollution par voie biologique (effluent peu ou
pas biodeacutegradable tempeacuterature trop faible valeurs extrecircmes de pH preacutesence de toxiques)
des proceacutedeacutes physico-chimiques classiques permettent de compenser soit en se substituant
totalement agrave lrsquoeacutepuration par voie biologique soit en traitement compleacutementaire On peut citer
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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par exemple la coagulation-floculation suivie drsquoune deacutecantation (clarification) lrsquoadsorption sur
charbon actif lrsquoeacutechange drsquoions ou la filtration membranaire
B1- Coagulation-floculation
Sous le terme de coagulationndashfloculation on entend tous les processus physico-chimiques par
lesquels des particules colloiumldales ou des solides en fine suspension sont transformeacutes par des
floculants chimiques en espegraveces plus visibles et seacuteparables (les flocs) Les flocs formeacutes sont
ensuite seacutepareacutes par deacutecantation et filtration puis eacutevacueacutes Les coagulants inorganiques tels que
lrsquoalun (Al2(SO4)314H2O) donnent les reacutesultats plus que satisfaisants pour la deacutecoloration des
effluents textiles contenant des colorants disperseacutes de cuve et soufreacutes mais sont totalement
inefficaces pour les colorants azoiumlques acides et basiques (Barclay and Buckley 2000) et
(Vendevivere et al 1998) Par ailleurs la coagulationndashfloculation ne peut ecirctre utiliseacutee pour les
colorants fortement solubles dans lrsquoeau comme le cas du BM
Le principal deacutesavantage de cette technique est qursquoelle geacutenegravere une importante quantiteacute de boue
entrainant des investissements suppleacutementaires
B2- Filtration membranaire
Dans ce proceacutedeacute les polluants sont retenus par une membrane semi permeacuteable dont le diamegravetre
des pores est infeacuterieur agrave celui des moleacutecules agrave eacuteliminer Cette technique est largement utiliseacutee
dans le domaine de lrsquoeau potable et le dessalement La filtration sur membrane sous lrsquoeffet
drsquoune pression hydraulique se deacutecline en microfiltration lrsquoultrafiltration la nano filtration et
lrsquoosmose inverse Parmi les quatre types de proceacutedeacutes la nano filtration et lrsquoosmose inverse sont
les plus adapteacutes agrave la reacuteduction partielle de la couleur et des petites moleacutecules organiques
(Taylor and Jacobs 1996) (Calobro et al 1990) En effet la nano filtration srsquoapplique surtout
au traitement des bains de teinture de colorants reacuteactifs en agissant comme un filtre moleacuteculaire
tandis que la microfiltration retient les mateacuteriaux colloiumldaux tels que les colorants disperseacutes ou
de cuve gracircce agrave une laquomembrane eacutecranraquo (Van der Bruggen et al 2003) Lrsquoultrafiltration ne
srsquoapplique qursquoagrave la reacuteduction de DCO et des solides en suspension (Anselme and Jacobs 1996)
et nrsquoest reacuteellement efficace qursquoen combinaison avec la coagulationfloculation
B3- Adsorption sur charbon actif et autres mateacuteriaux
Le polluant est transfeacutereacute de la phase liquide vers la phase solide lors de lrsquoadsorption Le
charbon actif eacutetant consideacutereacute comme lrsquoadsorbant le plus efficace pour la reacuteduction de la
couleur est limiteacute pour lrsquoeacutelimination de certains colorants Seuls les cationiques colorant agrave
mordant disperseacutes ou dits de cuve sont eacutelimineacutes par cette technique (Raghavacharya 1997)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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C- Meacutethodes chimique
Les techniques drsquooxydation chimiques sont geacuteneacuteralement appliqueacutees quand les proceacutedeacutes
biologiques sont inefficaces Elles peuvent ecirctre ainsi utiliseacutees pour les proceacutedeacutes biologiques en
eacutetapes de preacutetraitement afin de diminuer la charge polluante Lrsquooxydation chimique est
eacutegalement appliqueacutee pour le traitement des organiques dangereux preacutesents en faibles
concentrations et des effluents chargeacutes de constituants reacutesistants aux meacutethodes de
biodeacutegradation Le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) le Cl2 et O3 sont les reacuteactifs les plus souvent
utiliseacutes pour ce type de traitement Le H2O2 est un oxydant moyennement fort et son application
pour le traitement des polluants organiques et inorganiques est bien eacutetablie (Neyens et al
2003) Mais lrsquooxydation par H2O2 nrsquoest pas suffisamment efficace pour de fortes concentrations
en colorant Hamada et al (1998) ont proposeacute de traiter les colorants azoiumlques par hypochlorure
de sodium Cependant si la moleacutecule initiale est deacutetruite les halogegravenes sont susceptibles de
former des trihalomeacutethanes comme sous-produits de deacutegradation lesquels sont canceacuterigegravenes
pour lrsquoHomme
Drsquoougrave la neacutecessiteacute drsquoutiliser des produits drsquooxydation encore plus performant comme les
proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutes (POA)
2- Procegravedes classiques de traitement des effluents textiles Proceacutedeacutes drsquoOxydation
Avanceacutee (POA)
Lrsquoindustrialisation intensive qui a vu le jour au cours du dernier siegravecle a causeacute lrsquoapparition dans
lrsquoenvironnement de polluants eacutemergents reacutefractaires qui sont reconnus canceacuterigegravenes et
mutagegravenes Dans lrsquooptique de limiter la pollution de lrsquoenvironnement des strateacutegies de
traitement efficaces et eacutecologiques ont eacuteteacute deacuteveloppeacutees Parmi ces strateacutegies se trouve
lrsquoapplication des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee (POA) Figure 3
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Il srsquoagit de proceacutedeacutes de traitement oxydatif qui peuvent ecirctre subdiviseacutes en quatre groupes
(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse
utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et reacutepondent aux
critegraveres suivant (Suty et al 2003)
Ne pas induire de pollution secondaire
Non toxique
Non corrosif pour les eacutequipements
Etre le plus rentable possible
Etre relativement le plus simple agrave manipuler
Les OHbull sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse utiliser dans le domaine des
eaux et des effluents industriels avec une vitesse drsquooxydation (109
fois plus eacuteleveacutee) agrave celle de
lrsquoozone et son potentiel drsquooxydation est de 28 VENH (Parsons 2004) Tableau 1
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique
Oxydant Pouvoir oxydant Edeg (VENH)
OHbull 280
Oo 242
O3 207
H2O2 (milieu acide) 178
Cl2 136
O2 123
Plusieurs secteurs ont utiliseacutes ces proceacutedeacutes pour traiter leurs eaux par exemple Parsons (2004)
lrsquoa utiliseacute pour le traitement des eaux de surface et souterraines Martinez-Huitle and Ferro
(2006) lrsquoont utiliseacute pour le traitement des eaux industrielles Hayet (2011) lrsquoa testeacute dans
lrsquoeacutelimination du 4- chloropheacutenol Hsing et al (2007) et Wu and Chang (2006) ont lrsquoutiliseacute pour
deacutecolorer les eaux des industries textiles Bouafia (2010) a utiliseacute le proceacutedeacute drsquooxydation
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avanceacutee baseacutee sur le reacuteactif de fenton pour deacutegrader les colorants textiles Derradji (2012) a
coupleacute le POA avec un traitement biologique pour le traitement des eaux useacutees industrielles
3- Reacuteactif de Fenton (H2O2Fe2+
)
Fenton avait deacutecrivit agrave la fin du XIX egraveme
siegravecle que le fer ferreux (Fe2+
) favorisait fortement
lrsquooxydation de lrsquoacide maleacuteique par le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) en milieu acide (Fenton
1894) Des travaux ulteacuterieurs ont montreacute que la combinaison de H2O2 et de Fe2+
nommeacute
laquo Reacuteactif de Fenton raquo eacutetant un oxydant efficace pour une grande varieacuteteacute de substrats
organiques notamment les pheacutenols les pesticides les aromatiques polycycliques et des
colorants en particulier les azoiumlques (Spadaro et al 1994 Benitez et al 2001 De Heredia et
al 2001) Quarante (40) ans plus tard Haber and Weiss (1934) identifiaient le radical
Hydroxyl comme eacutetant lrsquoespegravece oxydante de la reacuteaction preacutesenteacutee ci-dessous et communeacutement
appeleacutee reacuteaction de Fenton
(Eq2)
Le fer ferrique geacuteneacutereacute peut ensuite reacuteagir avec le peroxyde drsquohydrogegravene pour redonner le fer
ferreux
(Eq3)
La vitesse de deacutecomposition de H2O2 par le Fer II augmente lorsque le pH augmente (le 5) car
dans cette gamme de pH la forme preacutedominante Fe(OH) 2+
est beaucoup plus reacuteactive que lrsquoion
Fe2+
(Kuo 1992)
Lrsquoeacutetude de la deacutepollution des effluents textiles coloreacutes par le proceacutedeacute Fenton (systegraveme H2O2
Fe2+
) a eacuteteacute reacuteveacuteleacutee tregraves efficace et plusieurs eacutetudes ont montreacute que le taux de mineacuteralisation des
colorants syntheacutetiques augmente avec lrsquoaugmentation des doses des reacuteactifs et du temps de
reacuteaction Le rapport des reacuteactifs R =
et le rapport
joue aussi un rocircle important
dans la vitesse de deacutegradation de colorants de deacutepart et sur le taux de mineacuteralisation (Kuo
1992)
Le proceacutedeacute Fenton possegravede trois (03) caracteacuteristiques attractives pour le traitement des
composeacutes organiques (Redha 2011)
Les radicaux hydroxyles OHbull produits reacuteagissent tregraves rapidement (10
9 fois plus reacuteactif
que le O3)
Les reacuteactifs sont simples agrave manipuler et sans danger pour lrsquoenvironnement
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Les produits finaux de deacutegradation (H2O CO2 ions mineacuteraux et hydroxydes ferriques)
nrsquointroduisent pas une pollution suppleacutementaire
Le proceacutedeacute de Fenton est composeacute geacuteneacuteralement de quatre eacutetapes principales ajustement du
pH oxydation neutralisation et coagulationpreacutecipitation Pour lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute la
reacuteaction de fenton ne peut se produire qursquoagrave un pH voisin ou eacutegal agrave 3 ce qui reacutesulte un ajout des
solutions acides Au-delagrave des valeurs de pH comprises entre 3 et 4 le fer (Fe2+
ou Fe3+
) est
susceptible de preacutecipiter et former des hydroxydes de fer induisant ainsi une faible activiteacute
catalytique Le milieu doit ecirctre approvisionneacute drsquoune maniegravere continue Ce qui peut alourdir les
couts de traitement
Le proceacutedeacute Fenton est consideacutereacute aujourdrsquohui comme le proceacutedeacute dont sa mise en œuvre est facile
et plus utiliseacute dans le monde pour le traitement drsquoeffluents industriels textiles mais le proceacutedeacute
est limiteacute par le manque de geacuteneacuteration du catalyseur qui neacutecessite geacuteneacuteralement un apport
constat en reacuteactif et qui contraint de ce fait agrave lrsquoapprovisionner en continu le milieu en peroxyde
drsquohydrogegravene (H2O2) tregraves couteux
III- LA LATERITE
Le Burkina-Faso est un pays de lrsquoAfrique occidentale avec une superficie de 274 000 kmsup2 et le
recouvrement lateacuteritique est un caractegravere dominant des paysages peacuteneacuteplaines ou tabulaires qui
caracteacuterisent sa plus grande partie Les lateacuterites se preacutesentent sous forme de plateaux eacutetendus
buttes teacutemoins cuirasses indureacutes etc Lrsquoeacutepaisseur de ces lateacuterites varie selon la nature des
formations sur lesquelles elles se reposent
La lateacuterite (du latin later brique) est une roche rouge ou brun qui se forme par alteacuteration des
roches sous les climats tropicaux Elle est constitueacutee du fer (Limonite ferrihydrite geothite
heacutematite) drsquoaluminium (Gibbsite cliachite boehmite) de titane de manganegravese et de
silicium On la trouve surtout en domaine intertropical et recouvre 33 des continents
Pour lrsquoeacutetude de la deacutegradation du colorant BM nous avons utiliseacute deux types de lateacuterite
provenant lrsquoune de la reacutegion de Koubri dans le Centre et contenant 314 de fer et lrsquoautre dans
la reacutegion Sud-Ouest du Burkina-Faso contenant 447 pour le traitement (Figure 4) Ces
lateacuterites ont eacuteteacute caracteacuteriseacutees au Laboratoire CRISMAT (Centre National de Recherche et de
Technologie Mateacuteriaux ENSI Caen) en France
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Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI)
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CHAPITRE II MATERIELS ET METHODE
Lrsquoutilisation des substances organiques dans lrsquoindustrie sans traitement est la deacutegradation de la
qualiteacute des eaux qui se reacutepercute sur la santeacute de lrsquoecirctre humain Dans ce chapitre nous allons voir
les produits et mateacuteriels ainsi que la meacutethodologie expeacuterimentale utiliseacutes pour la deacutegradation du
colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute Fenton en phase homogegravene en utilisant le fer
industriel puis le fer extrait de la lateacuterite
Nous preacutesentons en premier lieu la technique du dosage du BM et les reacuteactifs utiliseacutes pour la
deacutegradation de notre colorant Nous eacutevoquons les techniques de caracteacuterisation de la lateacuterite par
diffraction des rayons X et analyse quantitative
I- PRODUITS ET MATERIELS
1 Les produits utiliseacutes (Fer industriel H2O2 BM acide lateacuterite)
Pour lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite nous avons utiliseacute
certains reacuteactifs qui sont illustreacutes dans le tableau 2
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes
Produits Fournisseur Qualiteacute
Bleu de meacutethylegravene Fluka 96
Peroxyde drsquohydrogegravene
(H2O2)
Preacutepareacute par
Laboratoires Gilbert (CA 655-
301-3)
9
Acide sulfurique (H2SO4) Sigma-Aldrich (CA 7664-93-9) 95-97
Sulfate ferreux (FeSO4
7H2O
Fluka Chemika (CA44990) 98
Hydroxyde de Sodium
NaOH
Sigma Aldrich 32
Eau ultra-pure ou Milli-Q Polisseur drsquoeau du LEDES 0055 microScm ou 183
MΏ
2- Mateacuteriels utiliseacutes
Les mateacuteriels utiliseacutes pour les suivis cineacutetiques de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite sont la spectrophotomeacutetrie DR 5000 la lateacuterite et les trois types drsquoacides
lrsquoacide sulfurique lrsquoacide chlorhydrique lrsquoacide nitrique pour lrsquoextraction du fer de la lateacuterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM
Les eacutechantillons de lateacuterites utiliseacutees lors de ce travail ont eacuteteacute caracteacuteriseacutes au Laboratoire
CRISMAT (Centre National de Recherche Technologique Mateacuteriaux ENSI Caen) en France Ils
proviennent de deux reacutegions du Burkina-Faso (Dano et Koubri) contiennent respectivement 44
7 et 314 de fer et ont eacuteteacute obtenus par les analyses en diffraction des rayons X (DRX) et en
microscopie eacutelectronique agrave balayage (MEB)
Le principe de lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS
Lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS est une analyse quantitative en des points ou zones speacutecifiques dun
eacutechantillon en utilisant la spectromeacutetrie agrave seacutelection deacutenergie (EDS)
Son principe est que par lintermeacutediaire dun canon agrave eacutelectrons un faisceau deacutelectrons est envoyeacute
sur leacutechantillon En contact avec la matiegravere ces eacutelectrons interagissent de diffeacuterentes faccedilons
Le MEB-EDS du laboratoire va permettre dexploiter trois informations distinctes dont deux qui
vont ecirctre traduites en images
-Une image en eacutelectrons secondaires (SE) qui naicirct dune interaction entre les eacutelectrons du
faisceau et les eacutelectrons des couches eacutelectroniques de latome et qui nous donnera une
information topographique de leacutechantillon
- Une image en eacutelectrons reacutetrodiffuseacutes (BSE) qui reacutesulte de linteraction entre les eacutelectrons du
faisceau le noyau et le nuage eacutelectronique de latome et qui permettra de creacuteer une image par
contraste chimique
- Une troisiegraveme information que lon obtient est une analyse eacuteleacutementaire le microscope
eacutelectronique agrave balayage eacutetant coupleacute agrave un deacutetecteur de rayons X agrave dispersion deacutenergie
Le principe de lrsquoanalyse par Diffraction Rayon X (DRX)
La diffraction des rayons X est une technique danalyse fondeacutee comme son nom lrsquoindique sur la
diffraction des rayons X sur la matiegravere La diffraction des rayons X est un pheacutenomegravene
dinterfeacuterence constructive qui se produit quand un faisceau de rayons X (onde
eacutelectromagneacutetique) peacutenegravetre dans un cristal (empilement peacuteriodique datomes) Il peut donc
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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apparaitre quand on place un monocristal un poly-cristal ou une poudre devant une source de
rayons X Lemplacement des faisceaux diffracteacutes nous informe sur la peacuteriodiciteacute du (des) cristal
tandis que lintensiteacute de ces faisceaux nous informe sur la nature et la position des atomes
contenus dans le cristal La position des intensiteacutes diffracteacutees nous renseignera sur la taille de la
maille tandis que lintensiteacute nous permettra de calculer la position des atomes dans la maille
ainsi que leur nature Les proprieacuteteacutes chimiques ou physiques dun mateacuteriau deacutependent de la
position et la nature des atomes du cristal
Les caracteacuteristiques du diffractomegravetre des eacutechantillons de la poudre de lateacuterite analyseacutee sur un
diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 eacutequipeacute drsquoun monochromateur avant et drsquoun deacutetecteur Lynx-
Eye sont rassembleacutees dans le tableau et figures ci-dessous
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Position initiale [deg2Th] 10 0050
Position finale [deg2Th] 99 9910
Taille [deg2Th] 00110
Temps drsquoeacutetape de balayage [s] 1170
Fente de divergence Fixed
Fente de divergence [mm] 2
Tempeacuterature de mesure [degC] 21
Mateacuteriel drsquoanode Cu
K Alpha 1 [Aring] 154060
Geacuteneacuterateur 40 mA 40 kV
Monochromateur de rayon incident Oui
Rotation Non
Ouverture de deacutetecteur [deg] 35
Deacutetecteur de discrimination LL [V] 017
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Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri
Les diffeacuterentes phases des eacutechantillons de lateacuterites par lrsquoanalyse en diffraction RX sont
reacutecapituleacutees sur ce tableau
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
Phase Koubri Dano
-massique -massique
Phase majoritaire Kaolinite 333 36
Quartz 326 161
Deuxiegraveme sous-ensemble de phase Goethite FeO(OH) 211 352
Heacutematite Fe2O3 73 63
Ferrite
(fer-alpha)
3 32
Phase anatase TiO2 27
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE
1- Preacuteparation de la solution du bleu de meacutethylegravene
La solution megravere du BM de concentration 1 g L-1
a eacuteteacute preacutepareacutee en mettant les cristaux dans un
litre drsquoeau distilleacutee Les solutions standard pour lrsquoeacutetablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage ont
eacuteteacute obtenues par des dilutions successives jusqursquoaux concentrations deacutesireacutees
Le suivi de lrsquoeacutevolution de la concentration du BM au cours du temps est fait par
spectrophotomeacutetrie UVVisible
2- Principe de la spectrophotomeacutetrie UVVisible
La spectrophotomeacutetrie est une technique analytique quantitative qui consiste agrave mesurer
lrsquoabsorbance ou la densiteacute optique drsquoune substance chimique donneacutee en solution La meacutethode
repose sur la loi de Beer-Lambert qui eacutenonce
Lorsqursquoune substance absorbe de la lumiegravere dans le domaine de lrsquoultra-violet et du
visible lrsquoeacutenergie absorbeacutee provoque des perturbations dans la structure eacutelectronique des
atomes ions ou moleacutecules Un ou plusieurs eacutelectrons utilisent cette eacutenergie pour sauter
drsquoun niveau de basse eacutenergie agrave un niveau de plus haute eacutenergie Ces transitions
eacutelectroniques se font dans le domaine de 350 agrave 800nm pour le visible et entre 200 agrave 350
nm pour lrsquoultra-violet
Un milieu homogegravene traverseacute par la lumiegravere absorbe une partie de celle-ci les
diffeacuterentes radiations constituant le faisceau incident sont diffeacuteremment absorbeacutees
suivant leur longueur drsquoonde et les radiations transmisses sont alors caracteacuteristiques du
milieu
Soit un rayon lumineux monochromatique de longueur drsquoonde λ traversant un milieu
homogegravene drsquoeacutepaisseur l Le taux de deacutecroissance de lrsquointensiteacute lumineuse en fonction de
lrsquoeacutepaisseur du milieu absorbant est donneacute par la loi de Lambert
A= log (
) (Eq4)
Avec
I0 intensiteacute initiale de la lumiegravere traverseacutee
I intensiteacute de la lumiegravere transmise
A absorbance
La spectrophotomeacutetrie UVVisible permet de suivre la deacutecoloration des solutions gracircce aux
absorbances qui eacutevoluent en fonction du temps de traitement Elle permet eacutegalement de suivre
lrsquoeacutevolution des ions gracircce agrave leurs diffeacuterents dosages
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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3- Caracteacuterisation par spectrophotomeacutetrie UVVisible des solutions du BM
a- Deacutetermination des longueurs drsquoondes drsquoabsorption maximale
Le spectre drsquoabsorbance du BM a eacuteteacute balayeacute entre 200 et 800 nm afin de suivre quantitativement
sa concentration Les pics de notre colorant sont obtenus agrave 661nm et 291nm (fig 8) Les
diffeacuterentes absorbances ont eacuteteacute deacutetermineacutees et une courbe deacutetalonnage a eacuteteacute traceacutee en utilisant
des solutions standard variant de 0 agrave 8 mg L-1
pour les deux longueurs drsquoondes
Figure 8 Spectre du Bleu de meacutethylegravene
b- Etablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage du BM
La concentration [Fx] des solutions eacutetalon varie de 1 agrave 8 mg L-1
Les volumes agrave preacutelever sont
calculeacutes en appliquant lrsquoeacutequation suivante
(Eq5)
Avec [Fx] - Concentration de lrsquoeacutetalon
Vx - Volume drsquoeacutetalon agrave preacuteparer
[M] - Concentration de la solution megravere
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene
Solution Zero 1 2 3 4 5
Concentration [mgL-1] 0 2 3 4 6 8
Volume neacutecessaire [mL] 0 02 03 04 06 08
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Pour tracer la courbe drsquoeacutetalonnage nous avons introduit les diffeacuterents volumes dans des fioles de
100 mL ensuite nous avons compleacuteteacute agrave lrsquoeau distilleacutee jusqursquoau trait de jauge On a mis la
spectrophotomeacutetrie en marche et proceacutedeacute agrave la lecture du blanc puis successivement des solutions
eacutetalons
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm)
Solution 0 1 2 3 4 5
Con (mg L-1
) 0 2 3 4 6 8
Absorbance (nm) pour λ = 661 0 085 13 18 23 3
Absorbance (nm) pour λ = 291 0 04 06 09 12 17
Figure 9 Courbe deacutetalonnage (λmax = 661 nm et λmax = 291 nm) variation de labsorbance en
fonction de la concentration du BM
4- Preacuteparation des solutions de fer
a- Solution de fer industriel
Le reacuteactif utiliseacute est le sulfate ferreux ou sulfate de fer (II) drsquoune poudre blanchacirctre agrave lrsquoeacutetat
anhydre dont la formule est FeSO4 7H2O Pour la preacuteparation du Fe2+
de concentration 3 g L-1
nous avons verseacute 3 g du sulfate ferreux anhydre dans une fiole de 1 L contenant 500 mL drsquoeau
milli-Q puis ajouter une (1) goutte drsquoacide sulfurique (H2SO4) concentreacute agrave 98 dans la fiole et
laisser agiter pendant 30 secondes Apregraves compleacuteter jusqursquoau trait de jauge et placer sous
agitation durant 1 h jusqursquoagrave lrsquoobtention drsquoune solution de couleur rouge brique
b- Solution de fer de la lateacuterite
Pour la deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite les solutions de la lateacuterite
ont eacuteteacute preacutepareacutees de la maniegravere suivante
Pour le lit de lateacuterite nous avons preacuteleveacute
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
Compleacuteter drsquoeau milli-Q (eau ultra pure) jusqursquoau trait de jauge
y = 03938x
Rsup2 = 09869
0
05
1
15
2
25
3
35
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
661nm
y = 02094x
Rsup2 = 09972
0
02
04
06
08
1
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
291 nm
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Ajuster par la suite le pH de la solution agrave 3 avec lrsquoacide sulfurique (concentreacute agrave
95-97)
Figure 8 Lit de lateacuterite
Pour la lateacuterite attaqueacute par de lrsquoacide concentreacute pour lrsquoextraction du Fer
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
30 m L drsquoacide (HClHNO3H2SO4)
Ajouter avec prudence 20 mL drsquoeau milli-Q pour avoir 50 mL de solution
Preacutelever le surnageant pour le traitement du bleu de meacutethylegravene
Figure 9 Attaque acide de la lateacuterite
5- Preacuteparation des meacutelanges colorant- reacuteactif de Fenton
Lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM srsquoest faite par trois diffeacuterentes eacutetapes
Une solution du BM est soumise agrave un traitement par proceacutedeacute Fenton en utilisant du H2O2
et le fer industriel (Fe2+
) ajustement du pH agrave 3 (Fig12)
Figure 10 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel
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Pour la deacutegradation du BM en utilisant la lateacuterite deux eacutetapes ont eacuteteacute imageacutes lrsquoune par
un lit de lateacuterite et lrsquoautre par la lateacuterite attaqueacutee par trois types drsquoacides (Fig13)
Figure 11 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite
6- Etude cineacutetique de la deacutecoloration du BM
Nous avons deacutetermineacute la cineacutetique de deacutecoloration agrave partir des valeurs des absorbances trouveacutees
agrave 661nm La deacutetermination de la constante de vitesse kapp permet de donner un ordre de
grandeur de la vitesse Expeacuterimentalement on peut montrer que la vitesse de reacuteaction bilan du
BM srsquoeacutecrit de la maniegravere suivante
Bleu de meacutethylegravene + OHbull rarr sous-produit du bleu de meacutethylegravene (Eq6)
Pour la cineacutetique drsquoordre 1
V = -
= kapp (Eq7) reacuteaction de pseudo ordre un laquo1 raquo
Avec
V vitesse de deacutegradation catalytique (mg L-1
h-1
)
kapp constante apparente de deacutegradation (min ou h-1
)
[BM] concentration du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
t temps de reacuteaction (h)
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
Ln (
) = kapp t (Eq8)
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Figure 12 Reacuteaction de pseudo ordre 1
Pour la cineacutetique drsquoordre 2
V = -
= kapp (Eq9) reacuteaction de pseudo ordre un laquo2 raquo
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
int
= - int
(Eq10)
(Eq11)
Figure 13 Reacuteaction de pseudo ordre 2
Pour le calcul des rendements ou taux drsquoabattement (τ) agrave lrsquoissu des eacutetudes cineacutetiques de
deacutegradation du BM nous avons utiliseacute cette formule ci-dessous
τ =
(Eq12)
Rsup2 = 09863
-070
-060
-050
-040
-030
-020
-010
000
0 2 4 6 8
ln (C
Co)
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 1
Rsup2 = 09499
0
0005
001
0015
002
0025
003
0 2 4 6 8
1C
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 2
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CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS
I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL
Tous les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave tempeacuterature ambiante (25degC) Les concentrations du bleu de
meacutethylegravene choisies pour lrsquoexpeacuterience sont 10 et 40 mg L-1
1- Effet de pH du milieu
Etant donneacute que le proceacutedeacute Fenton est baseacute sur lrsquoeffet catalytique du Fer et plus preacuteciseacutement
du Fe2+
il nous est paru neacutecessaire de commencer lrsquoeacutetude par la deacutetermination du pH
optimale pour le proceacutedeacute Lrsquoajustement du pH du milieu srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoune solution
drsquoacide sulfurique Ce choix est justifieacute par lrsquoexistence deacutejagrave au sein de la solution des ions
2-
suite agrave lrsquoaddition du Fe2+
sous la forme de FeSO4 7H2O
Les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes avec une concentration en BM de 20 mg L-1
un rapport R = 15
correspondant agrave des concentrations de 6 et 040 mg L-1
en H2O2 et Fe2+
respectivement et
pour des valeurs de pH variant entre 3 et 5 Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacute sur figure 16
Figure 14 Effet du pH
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t = 20
min)
pH Rendement ()
3 96
35 5245
4 6156
5 5509
000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 5 10 15 20
[BM
] m
gL
ˉˡ
temps de deacutegradation (mn)
pH = 3
pH = 35
pH = 4
pH = 5
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Drsquoapregraves le tableau preacutecegravedent nous observons que le pH favorable pour la deacutegradation du BM
par le proceacutedeacute Fenton est pH = 3 avec un taux de deacutegradation de 96 au bout de 20 min
De nombreux travaux sur les proceacutedeacutes Fenton ont montreacute que le pH 3 semble ecirctre la meilleure
valeur pour une deacutegradation optimale des polluants organique ((Tang and Huang 1996 Kuo
and Lo 1999) Pour la suite du travail nous adopterons deacutesormais cette valeur de pH
2- Effet de la concentration en BM
Nous avons traiteacute agrave un pH = 3 et agrave 25degC deux solutions du BM de concentration diffeacuterentes
(10 mg L-1
et 40 mg L-1
) en fixant les concentrations de Fe2+
agrave 134 mg L-1
et celle du H2O2 agrave
6 mg L-1
(figure 17)
Figure 15Effet de la concentration du BM
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM
[BM] mg L-1
Rendement () Temps de
deacutecoloration (min)
10 9738 8
40 9565 14
Nous avons constateacute que la concentration du BM de concentration 10 mg L-1
srsquoest deacutegradeacutee
rapidement et complegravetement avec un temps de deacutecoloration (td) de 8 min tandis que celle de
40 mg L-1
est plus lente avec un td de 14 min Donc plus la solution est concentreacutee plus le
temps de deacutegradation est important
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La cineacutetique de deacutecoloration du colorant BM de concentrations respectives de 10 et
40 mg L-1
obeacuteit agrave la loi cineacutetique de pseudo premier
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM
Solution kapp
BM = 10 mg L-1
028
BM = 40 mg L-1
010
La deacutetermination de la constante apparente de vitesse montre eacutegalement que cette derniegravere
varie en fonction de la concentration en BM En effet la valeur de kapp est deux fois plus
supeacuterieure pour une concentration en BM de 10 mg L-1
que pour celle de 40 mg L-1
3- Etude spectrophotomeacutetrique UVVisible du bleu de meacutethylegravene
Figure 16 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel
Une solution du bleu de meacutethylegravene de concentration 40 mg L-1
est soumise agrave un traitement par
proceacutedeacute Fenton en utilisant 6 mg L-1
de H2O2 et le fer industriel agrave une concentration de 134
mg L-1
Des preacutelegravevements ont eacuteteacute effectueacutes agrave des intervalles reacuteguliers de temps afin de suivre
lrsquoeacutevolution de la deacutegradation par Spectrophotomeacutetrie Lrsquoanalyse spectromeacutetrique des
eacutechantillons est effectueacutee par un balayage du spectre UV-Visible entre 200 et 800 nm (figure
18)
Nous remarquons que plus le temps de traitement est important plus le pic drsquoabsorbance dans
le visible agrave 661 diminue drsquointensiteacute pour srsquoannuler complegravetement agrave partir du 30 min Par
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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contre le pic dans le domaine UV agrave 291 il diminue certes drsquointensiteacute mais ne srsquoannule pas
mecircme apregraves 45 min de traitement
Ce reacutesultat nous permet de conclure que le proceacutedeacute Fenton permet une deacutegradation partielle
de la moleacutecule du BM au bout de notre temps de reacuteaction Drsquoapregraves Cao et al (1999) les pics
appartenant aux domaine drsquoUV entre 200 et 260 sont relatives au cycle benzegravene mono ou
poly substitueacute Ceci revient agrave dire que la deacutegradation du BM passe par deux eacutetapes
Deacutegradation du groupement fonctionnel de la moleacutecule du BM (λ = 661 nm) crsquoest agrave
dire que la rupture de lrsquoheacuteteacuterocycle central entraine la perte des conjugaisons des deux
lateacuteraux ce qui explique la deacutecoloration plus ou moins rapide de la solution
La deacutegradation des cycles benzegravene persistant en solution est beaucoup plus lente
puisque lrsquointensiteacute de ce pic (λ = 291 nm) diminue mais ne srsquoannule pas alors que la
solution est claire On peut dire eacutegalement que cette deacutegradation des cycles benzegravene
persistants est due au temps de reacuteaction trop court
4- Effet de la concentration du H2O2
a) En Absence de Fer
En utilisant deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
nous
avons varieacute les concentrations du H2O2 de 1 agrave 6 mg L-1
en absence du fer agrave un pH = 3 et agrave
tempeacuterature ambiante Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacutes sur la figure ci-dessous
Figure 19 Deacutegradation du BM par H2O2 seul
Quel que soit la concentration du BM 10 mg L-1
ou 40 mg L-1
lrsquoeffet du H2O2 sur la
deacutegradation du colorant est pratiquement nulle En effet apregraves un temps arbitraire de 20 min
de traitement on remarque un taux drsquoabattement de 17 pour la concentration en BM de 10
mg L-1
alors qursquoil est nul pour une concentration initiale de 40 mg L-1
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Il est donc clair que le pouvoir oxydant du H2O2 nrsquoest pas assez suffisant pour pouvoir
deacutegrader le BM En effet le H2O2 agrave un pouvoir oxydant de Edeg = 176 VENH par contre
celui drsquoOHbull est de 28 VENH
La mecircme conclusion a eacuteteacute observeacute par Naima (2008) sur lrsquoutilisation du H2O2 seul dans le
traitement des huiles drsquoolive (margines) Le reacutesultat a donneacute que le H2O2 seul pour des valeurs
de concentrations 3 et 20 g L-1
ne peut eacuteliminer totalement la margine de lrsquoeffluents drsquohuilerie
drsquoolive de concentration initiale de 1 g L-1
la moyenne de taux drsquoabattement obtenue ne
deacutepasse pas la valeur de 32 Yameogo (2013) a remarqueacute eacutegalement que lrsquoutilisation du
H2O2 seul nrsquoa eu aucune influence sur la deacutegradation de lrsquoamarante par proceacutedeacute photo-fenton
et heacuteteacuterogegravene avec charbon actif la concentration nrsquoa pas varieacute tout au long du traitement
b) En preacutesence du Fer
Lrsquoefficaciteacute du traitement est donc tributaire de lrsquoexistence de deux entiteacutes H2O2 et Fe2+
En
effet Bach et al (2010) ont utiliseacute le Fe2+
pour traiter lrsquoeau industrielle ils ont trouveacute que le
fer a permis de mineacuteraliser 95 drsquoeacutethylegravene-glycol et 85 de pheacutenol dans une eau industrielle
par proceacutedeacute Fenton Marciel et al (2004) ont remarqueacute que lrsquoapport de sulfate ferreux a
ameacutelioreacute la reacuteduction du COT de 45 agrave 55 lors drsquoune eacutetude drsquooxydation drsquoune solution
pheacutenolique par le proceacutedeacute photo-fenton
Pour la suite Nous avons maintenu la mecircme variation des concentrations en H2O2 (de 1 agrave 6
mg L-1
) mais en additionnant le fer industriel (sulfate ferreux) avec une concentration de 134
mg L-1
pour deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
agrave
tempeacuterature ambiante et agrave un pH eacutegale agrave 3 Ceci revient qursquoen solution le rapport R =
varie de 075 15 25 5 (Figure 20)
Figure 17 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
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Quel que soit la concentration initiale en BM ou en H2O2 lrsquoaddition du fer a entraineacute
lrsquoapparition de la deacutegradation graduelle de la coloration
Plus la concentration en H2O2 est importante plus la vitesse de deacutegradation augmente
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
[BM] mg L-1
10 40
Variation de H2O2 Rendement () Rendement ()
1 6730 5508
2 8522 7029
3 9769 9632
6 9954 9860
La figure 20 montre que taux de deacutecoloration en preacutesence du catalyseur devient plus
important avec lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 Il passe apregraves 60 min de
traitement de 6730 pour une concentration en H2O2 de 1 mg L-1
agrave 9954 pour celle de 6
mg L-1
Ceci est parfaitement preacutevisible puisque lrsquoexistence de lrsquoHydroxyde radicalaire principale
responsable de la deacutegradation est tributaire de la concentration initial en H2O2 (Eq2 sect 11)
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence de
la variation du H2O2
[BM] = 10 mg L-1
[BM] = 40 mg L-1
Ordre de la
reacuteaction k k
075 00036 00005 Ordre 2
15 00092 00007
25 0067 0065 Ordre 1
5 02879 0103
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Nous remarquons que lorsque la concentration en H2O2 augmente lrsquoordre partiel de la reacuteaction
change En effet pour des concentrations en H2O2 lt 3 mg L-1
la reacuteaction de deacutegradation est de
lrsquoordre 2 alors que pour des concentrations plus eacuteleveacutees elle est drsquoordre 1
Nadjette (2009) a montreacute que la deacutegradation du Meacutethyle Orange en preacutesence de dioxyde de
titane (TiO2) suit une cineacutetique drsquoordre 1 Redha (2011) a trouveacute eacutegalement lrsquoordre partiel de
la reacuteaction est eacutegal agrave 1 lors de son eacutetude sur le traitement du Rouge drsquoalizarine S et lrsquoOrange
G par proceacutedeacute drsquooxydation avanceacutee (POA)
Bennani et al (2010) ont eacutelimineacute le bleu de meacutethylegravene en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi
(Maroc) Les reacutesultats ont montreacute que le pseudo-second ordre peut deacutecrire le comportement
cineacutetique de lrsquoadsorption du bleu de meacutethylegravene sur lrsquoargile brute et celle purifieacutee Des reacutesultats
similaires ont eacuteteacute observeacutes Gurses et al (2006) et Tsai et al (2007)
Les valeurs de kapp obtenus pour une solution de concentration initiale en BM de 10 mg L-1
sont supeacuterieures agrave celles obtenues pour la solution de 40 mg L-1
et ce lagrave quel que soit lrsquoordre
de la reacuteaction ou la concentration en H2O2 en solution Ces valeurs augmentent avec
lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 et passe de 36 10-3
agrave 02879 et de 05 10-3
agrave 0103
pour une les solutions en BM de 10 et 40 mg L-1
respectivement
5- Effet de la concentration en fer
Pour la suite nous eacutetudierons lrsquoeffet de la concentration en Fer sur lrsquoefficaciteacute du traitement
du BM pour deux solutions de concentration 10 et 40 mg L-1
en BM Les essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes en maintenant constante la concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
et en faisant varieacute la
concentration en Fe2+
de 02 agrave 134 mg L-1
correspondant agrave une variation du rapport R =
de 5 agrave 30
Figure 18 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM
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En absence de fer aucune baisse dans la concentration en BM nrsquoest observeacutee Pourtant degraves
lrsquoajout drsquoune faible concentration (02 mg L-1
) entraine une diminution progressive de la
couleur au cours du temps Il est eacutegalement observeacute que quel que soit la concentration initiale
en BM le temps de deacutegradation (td) du colorant est inversement proportionnel agrave la
concentration en Fe2+
en solution En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
td
passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 alors que pour une concentration
de 40 mg L-1
il passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig22)
Figure 19 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer industriel
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction du rapport R
[BM] = 10 mg L
-1 [BM] = 40 mg L
-1
kapp kapp
OR
DR
E
1
par
rapport
agrave B
M 30 00027 00125
15 00061 00321
10 0026 00496
5 02879 0103
Nous remarquons que lrsquoeffet de lrsquoaugmentation de la concentration en Fe2+
en solution sur la
cineacutetique de deacutegradation du BM est beaucoup plus important pour des faibles concentrations
(10 mg L-1
) que pour les fortes concentrations (40 mg L-1
) En effet pour une variation de R de
30 agrave 10 kapp eacutevolue de 27 10-4
min agrave 26 10-2
min soit un facteur 100 pour une concentration
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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en BM de 10 mg L-1
alors qursquoelle eacutevolue de 00125 agrave 005 soit un facteur 4 pour une
concentration en BM de 40 mg L-1
Drsquoapregraves ces reacutesultats on peut conclure drsquoune faccedilon geacuteneacuterale que la preacutesence drsquoune forte
concentration du catalyseur favorise la formation des radicaux OHbull principaux responsable de
la deacutegradation du BM Pourtant il a eacuteteacute montreacute dans plusieurs eacutetudes (Brillas et al 2004
Diagne 2006 Oturan et al 1999) que le Fe2+
ajouteacute agrave forte dose entraine une perte du
rendement du proceacutedeacute puisque le Fe2+
en plus de son rocircle de catalyseur peut jouer un rocircle de
destructeur crsquoest-agrave-dire qursquoil piegravege les OHbull produits
Lrsquoeacutelimination des polluants reacutefractaires est donc tributaire de la preacutesence des ions meacutetallique
sauf qursquoil neacutecessite un apport important en Fe2+
ce qui entraine un coucirct (Bouafia 2010)
Crsquoest pour cette raison que nous avons opteacute pour lrsquoutilisation de la lateacuterite en faisant une
attaque acide afin drsquoextraire le fer pour traiter le BM
II- UTILISATION DE LATERITE
Les eacutechantillons de la lateacuterite choisie se preacutesentent tous sous forme de poudres de couleur
ocre Lrsquoapplication drsquoun proceacutedeacute qui neacutecessite des quantiteacutes preacutecis de fer est un peu difficile
pour un pays dont le taux drsquoalphabeacutetisation est seulement de 218 et un seuil de pauvreteacute
(PIB par habitant est eacutegal agrave 1500 $) En effet lrsquoajout drsquoune forte concentration du catalyseur
dans la solution agrave traiter peut diminuer lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute Fenton Lrsquoanalyse DRX a
montreacute que la lateacuterite existante au Burkina-Faso est riche en fer En effet pour la reacutegion de
Dano le pourcentage en fer atteint 44 en masse alors que pour Koubri il est de 31
La premiegravere question auquel on srsquoeacutetait poseacute est si le fer eacutetait facilement ex tractable ou bien il
neacutecessite une mineacuteralisation preacutealable
1- Effet des lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
La figure ci-dessous montre lrsquoallure de lrsquoeffet de lit de lateacuterite de Dano drsquoune part et celui de
Koubri drsquoautre avec ajustement de pH dans une solution du BM de concentration 40 mg L-1
en maintenant ma concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 20 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
Nous observons que la solution du BM en contact avec le lit de Dano se deacutegrade plus vite que
celle en contact avec le lit de lateacuterite de Koubri Cela est ducirc au fait que la lateacuterite de Dano
libegravere plus facilement sa phase ferrique par rapport agrave celle de Koubri
2- Effet de lrsquoacide sur la lateacuterite (Dano et Koubri)
Dans ce cadre nous avons compareacute lrsquoeffet drsquoun lit de lateacuterite (ajustement du pH) et une lateacuterite
attaqueacutee avec du H2SO4 sur une solution du BM agrave 40 mg L-1
La concentration en H2O2 eacutetant
maintenue agrave 6 mg L-1
(figure 24)
Figure 21 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri
La figure 24 montre que la quantiteacute de colorant deacutegradeacutee deacutecroit plus rapidement dans le cas
de lrsquoattaque acide Ce comportement est ducirc qursquoelle libegravere plus de Fe2+
en solution Le Fe2+
en
contact avec le H2O2 forme les radicaux hydroxyles (OHbull) pour le traitement des polluants
organiques par le proceacutedeacute Fenton
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
[BM] mg
L-1
Dano Koubri
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Rendement
()
4394 9991 364 9685
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Le taux drsquoabattement du BM par lrsquoattaque acide sur la lateacuterite de Dano est de 9991 apregraves
un temps de manipulation de 5 heures alors que celui du lit de lateacuterite (ajustement du pH) est
de 4394 pour le mecircme intervalle de temps
Cette diffeacuterence de rendement entre les lits de deux lateacuterites (Dano 4394 et Koubri
364) est due que la lateacuterite de Dano libegravere plus facilement sa phase ferrique que celle de
Koubri Etant donneacute que les phases ferriques sont les mecircmes pour les deux lateacuterites on
pourrait conclure que la diffeacuterence provient aussi du fait que la lateacuterite de Dano est beaucoup
plus riche en fer Ce qui facilite son extraction et que pour Koubri la phase Anastase en TiO2
pourrait gecircner son extraction
3- Effet de trois types drsquoacides sur la deacutegradation du BM (lateacuterite de Dano et
Koubri)
Nous avons compareacute lrsquoefficaciteacute de 3 acides (sulfurique laquoH2SO4raquo chlorhydrique laquoHCl raquo et
nitrique laquoHNO3raquo) pour lrsquoextraction du fer des lateacuterites La concentration de la solution du
BM utiliseacutee est de 40 mg L-1
la concentration en H2O2 est toujours maintenue agrave 6 mg L-1
Figure 22 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri
La figure 25 montre que la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est la plus efficace pour la
deacutecoloration de la solution En effet Pour la lateacuterite de Dano le td est de 40 mn pour le H2SO4
et drsquoune heure (1h) et 1h30 pour le HNO3 et le HCl respectivement Pour celle de Koubri le
td de la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est drsquoune heure (1h) tandis que pour des deux autres
acides HCl et HNO3 les td sont respectivement de deux (2h) et quatre heure (4h)
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri
[BM] mg L-1
Dano Koubri
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Rendement () 9991 9890 9797 9685 9593 9223
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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On peut deacuteduire que lrsquoefficaciteacute de lrsquoattaque acide par le H2SO4 utiliseacute pour extraire le fer de
la lateacuterite est due au caractegravere diacide (H2SO4)
4- Etude cineacutetique de deacutecoloration par lrsquoattaque acide (Dano et Koubri)
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig26)
Figure 23 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer extrait de la lateacuterite
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction des attaques acides (Dano et Koubri)
Attaque acide Dano Koubri
kapp
OR
DR
E 1 par
rapport
agrave B
M
HCl 00127 00094
HNO3 00131 00096
H2SO4 00142 00194
Nous remarquons que lrsquoutilisation de la lateacuterite de Dano ne change pas lrsquoordre apparent de la
vitesse de deacutegradation qui reste eacutegale 1 La valeur de kapp varie de 127 10-2
min-1
pour HCl et
142 10-2
min pour H2SO4 ce qui confirme bien le reacutesultat obtenu pour la figure 19
Pour la lateacuterite de Koubri la valeur de kapp varie de 910-3
min-1
pour HCl et 194 10-2
min-1
pour H2SO4
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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5- Etude comparative entre le traitement du BM en utilisant le rapport R et le fer
de la lateacuterite (Dano et Koubri)
Sur la figure 27 nous avons superposeacute les reacutesultats obtenus pour la deacutegradation drsquoune solution
de 40 mg L-1
du BM en preacutesence de 6 mg L-1
de H2O2 avec lrsquoajout de Fer extrait de la lateacuterite
de Dano et Koubri drsquoune part et le fer industriel drsquoautre part
Figure 24 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel
Il est montreacute que le taux de deacutegradation obtenu est perceptiblement le mecircme seule reste un
handicap le temps de traitement 20 min pour le fer industriel 40 min pour le fer extrait de la
lateacuterite de Dano et 1h pour celui de Koubri
Le traitement par la lateacuterite de Dano est efficace et preacutesente donc un avantage certains
puisqursquoil permet de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du BM par rapport agrave celui par la lateacuterite de
Koubri qui deacutegrade seulement que 9796
Beaucoup drsquoeacutetudes ont eacuteteacute faites sur lrsquoeacutelimination du bleu de meacutethylegravene En utilisant le
charbon actif commercial CECA40 de granulomeacutetrie infeacuterieure agrave 125 μm Houas et al (1999)
ont eacutelimineacute 93 du BM dans lrsquoeau pour un temps de contact de 5heures Kumar and
Tamilarasan (2013) ont utiliseacute 01g de charbon actif agrave base des graines drsquoacacia pour eacuteliminer
9312 de BM Bennani et al (2010) ont eacutetudieacute lrsquoadsorption BM sur lrsquoargile brute et
purifieacutee Ils ont montreacute que le processus drsquoadsorption est tregraves rapide et que 95 de la quantiteacute
adsorbeacutee est atteinte pendant les dix premiegraveres minutes Talidi (2006) a utiliseacute la pyrophyllite
(argile) il a montreacute que lrsquoadsorption du BM est de lrsquoordre de 7845 6658 et 5471
respectivement pour les concentrations initiales de 75 225 et 374ppm Sassi and Bennour
(2011) ont utiliseacute le traitement biologique par Biosorption du BM par Pseudomonas
Aeruginosa isoleacute agrave partir drsquoune boue de laiterie a montreacute un taux drsquoeacutelimination du BM variant
de 45 agrave 55 aux valeurs de pH = 7 et 8
Nous pouvons dire que le traitement par la lateacuterite a permis de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du
BM par rapport aux eacutetudes faites en utilisant drsquoautres mateacuteriaux et que la lateacuterite recouvre
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 100 200 300
[BM
] mg
Lˉˡ
temps de traitement (mn)
Attaque acide
(Dano)
Attaque acide
(Koubri)
Fer industriel
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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33 du continent mondial ce qui pourrait rendre son utilisation moins chegravere par rapport aux
autres traitements (Fer industriel Charbon actifhellip) puis qursquoon nrsquoa pas fait une eacutetude
eacuteconomique pour voir son cout
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CONCLUSION
Ce travail qui a porteacute sur la deacutegradation du colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute
Fenton en comparant les performances obtenues entre lrsquoutilisation du fer industriel (Fenton
classique) et le fer extrait de la lateacuterite ont montreacute que
Pour lrsquoutilisation du fer industriel la deacutegradation du BM est obtenue agrave une valeur de 3 pour
une variation du rapport des concentrations R de 15 agrave 5 et que lrsquoutilisation du peroxyde (H2O2)
seul ne peut pas deacutegrader le BM car son pouvoir oxydant nrsquoest pas assez suffisant pour
pouvoir deacutegrader le colorant Lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute est donc intimement lieacutee agrave lrsquoexistence de
deux reacuteactifs En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
le temps de deacutecoloration
(td) passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 et pour celle de 40 mg L-1
il
passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R Le traitement du BM par proceacutedeacute
fenton est donc tributaire de lrsquoutilisation de Fe2+
Afin de minimiser le coucirct du traitement et surtout voir lrsquoefficaciteacute du traitement en utilisant la
lateacuterite nous avons essayeacute de remplacer le fer industriel par le fer extrait de la lateacuterite
provenant de deux reacutegions du Burkina-Faso Dano et Koubri
Les reacutesultats obtenus par lrsquoutilisation du fer de la lateacuterite sont inteacuteressants pour des eacutetudes sur
drsquoautres colorants En effet le lit de lateacuterite avec ajustement du pH a permis une deacutegradation du
colorant de 44 pour un temps de traitement de 5h tandis que le traitement par lrsquoattaque acide
lui a deacutegradeacute le BM de pregraves que 100 En effet les taux drsquoabattements pour lrsquoattaque acide de
la lateacuterite de Dano et de Koubri sont respectivement de 99 au bout de 40 min et de 97 pour
une manipulation drsquoenviron 1 h
Cette eacutetude sur la deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en utilisation le fer de la lateacuterite
nous a permis de montrer qursquoil est possible de simplifier de point de vue utilisation et coucirct le
proceacutedeacute Fenton pour les colorants syntheacutetiques drsquoeffluents industriel
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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PERSPECTIVES
En perspectives il serait inteacuteressant
De faire une eacutetude approfondi pour voir le cout du traitement du proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite
Essayer de traiter drsquoautres familles de colorants en utilisant la lateacuterite attaqueacutee par
lrsquoacide pour voir lrsquoefficaciteacute du systegraveme
Appliquer le traitement sur des effluents textiles reacuteels
Imaginer un systegraveme de traitement agrave grand eacutechelle
Essayer le traitement sur drsquoautres polluants reacutecalcitrant PCB pheacutenol pesticides
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE
Adnosinda M Martins M Nelson LJD Queiroz M (2003) Comparative studies of
fungal degradation of single or mixed bioaccessible reactive azo dyes Chemosphere
Vol 52 Page 973
Anselme C Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New-York Mc Graw
Hill Mallevialle Page 1087
Bach A Zach-Maor A Semiat R (2010) Characterization of iron oxide nanocatalyst in
mineralization processes Elsevier pp 6 Page 6
Barbeni M Minero C Pelizzetti E (1987) Chemical degradation of chlorophenols with
Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 16 Page 2237
Barclay S Buckley C (2000) Waste minimization guide for the textile industry University
of Durban South Africa Water Research Commission 1 Page 8
Barka N (2008) Lrsquoeacutelimination des colorants de synthegravese par adsorption sur un phosphate
naturel et par degradation photo catalytique sur TiO2 supporte (Thegravese doctorat Ndeg65)
Universiteacute Ibn Zohr UFR Physico-chimie des Mateacuteriaux agrave Caractegraveres Appliqueacutes Page
149
Benitez FJ Acero JL Real FJ (2001) The role of hydroxyl radical for the decomposition
of p-hydroxyl phenylacateic acid in aqueous solution Wat Res Vol 35 5 Page1343
Bennani Karim A Mounir B Hachkar M Bakasse M Yaacoubi A (2010) Elimination
du colorant basique ldquoBleu de meacutethylegravenerdquo en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi Erudit
_Journal of Water Science Vol 23 ndeg4 Page 388
Bouafia S (2010) Deacutegradation des colorants textiles par procegravedes drsquooxydation avanceacutee baseacutee
sur la reacuteaction de Fenton (Thegravese doctorat) Paris-Est et Saad Dahlab Paris Page160
Brillas E Boye B Sires I Garrido J Rodriguez R Arias C Cabot P-L (2004)
Electrochemical destruction of chlorophenoxy herbicides by anodic oxidation and
electro-fenton using a boron-bored diamond Electrochim Acta Vol49 Page 4496
Calobro V Pantano G Kang R Molinari R Drioli E (1990) Experimentation study on
integrated membrane processes in treatment of solution simulating textile effluents
Energy and analysis Vol 78 ndeg 2 Page 277
Cao J Wei L Huang Q Han S (1999) Reducing degradation of azo bye zero-valent iron
in aqueous solution Chemosphere Vol38 Page 571
De Heredia JB Torregrosa J Dominguez JR Peres JA (2001) Kinetic model for
phenolic compound oxidation by Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 45 Page90
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 41 -
Derradji C (2012) Traitement des eaux industrielles degradation des colorants azoiumlques par
un procegravede inteacutegreacute couplant un procegravede drsquooxydation avanceacutee et un traitement biologique
(Thegravese doctorat) Universiteacute Ferhat Abbas Page187
Diagne M (2006) Etude de degradation par oxydation avanceacutee eacutelectrochimique et
photochimique de pesticides organophosphoreacutes application a la degradation du
parathion meacutethyle et de lrsquoacephate en milieu aqueux (Thegravese doctorat) Universiteacute de
Marne-La valleacutee Page200
Ghosh D Bhattacharyya KG (2002) Adsorption of methylene blue on kaolinite Appl clay
Sci Vol20 Page 300
Goel RK Flora JRV Ferry J (2003) Mechanisms for naphthalene removal during
electrolytic aeration Wat Res V 37 Page 901
Gurses A Dogar Ccedil Yalcin M Accedilikyildiz M Bayrak R Karaca S (2006) The
adsorption kinetics of the cationic dye methylene blue onto clay J Hazard MatB Vol
131 Page 228
Haber F Weiss J (1934) The catalytic decomposition of hydrogen peroxide by iron salts
Pro Roy Soc A Vol147 Page 351
Hamada K Nishizawa M Yoshida D Mitsuishi M (1998) Degradation of an azo dye by
sodium hypochlorite in aqueous surfactant solution Dyes and pigments Vol 36 Page
322
Hayet B (2011) Elimination du 4-chlorophenols par POA (Thegravese doctorat) University Abou
Barh Belkaid Alger Page 164
Hsing HJ Chiang PC Chang EE Chen MY (2007) The decolorization and
mineralization of acid orange 6 azo in aqueous solution by advanced oxidation
processes A comparative study J Hazard Matter Page 16
Jaussaud P (1993) Histoire des colorants naturels Page 3
Kumar M Tamilarasan R (2013) Modeling studies for the removal of methylene blue from
aqueous solution using acacia fumosa seed shell activated carbon Elsevier Page 1116
Kuo CY Lo SL (1999) Oxidation of aqueous chlorobiphenols with photo-Fenton process
Chemosphere Vol 38page2051
Kuo W (1992) Decolorizing dye wastewater with Fentonrsquos reagent Vol 26 Ndeg 7 Page 886
Li ZM Shea PJ Comfort SD (1997) Fenton oxidation of 2 4 6-trinitrotoluene in
contaminated soil slurries Envir Eng Sci Vol 14 Page 56
Lopez C Valade AG Combourieu B Mielgo I Bouchon B Lema JM (2004)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 42 -
Mechanism of enzymatic degradation of the azo dye orange ii determined by exist 1h
nuclear magnetic resonance and electrospray ionization-ion trap mass spectrometry
Biochem Vol 335 Page 149
Mansour HB Boughzala O Dridi D Barillier D Chekir-Ghedira L Mosrati R (2010)
Les colorants textiles sources de Contamination de lrsquoeau Criblage de la toxiciteacute et des
meacutethodes de traitement Erudit Vol 24 ndeg 3 Page 238
Marciel R Santrsquoanna JGL Dezotti M (2004) Phenol removal from high salinity effluents
using Fentonrsquos reagent and photo-fenton reactions Chemosphere Vol57 Page 719
Martinez-Huitle CA Ferro S (2006) Electrochemical oxidation of organic polluants for the
wastewater treatment direct and indirect processes Chem Soc Rev Vol 35 Page
1340
Meink F Stoof H Kohrschuter H (1997) Les eaux reacutesiduaires individuelles Masson 2egraveme
eacutedition
Nadjette (2009) Deacutegradation photo catalytique de polluants organiques (Meacutethyle orange
pentachlorophenol et acide benzoiumlque) en preacutesence du dioxyde de titane nanocristallin
eacutelaboreacute par la meacutethode sol-gel (Thegravese doctorat) Badji Mokhtar-Annaba University
Page101
Naima S (2008) Traitement des effluents des huileries drsquoolive par oxydation au H2O2 (Thegravese
doctorat) Universiteacute MrsquoHamed Bougara-Boumerdes Laboratoire de Recherche
Technologie Alimentaire (LRTA) Page 154
Neyens E Baeyens J Weemaes M De Heyder B (2003) Pilot-scale peroxidation (H2O2)
of sewage sludge J Hazard MatB Page 106
Oturan M Aaron J Oturan N Pinson J (1999) Degradation of chlorophenoxyacid
herbicide in aqueous media using a nevol electrochemical method Pestic Sci Vol55
Page 562
Ounissa K (1996) Biodeacutegradabiliteacute adsorption et eacutechange ionique de quelques colorants
cationiques preacutesents dans les effluents liquides de la teinturerie de lrsquouniteacute Couvertex
drsquoAinDjasser (Thegravese doctorat) University Mentouri Constantine Page 103
Pagga U Brown D (1986) The degradation of dyestuffs part II Behaviour of dyestuffs in
aerobic biodegradation tests Chemosphere 15 4 Page 491
Parsons S (2004) Advanced oxidation processes for water and wastewater treatment Iwa
Alliance House Londres Page 356
Raghavacharya C (1997) Color removal from industrial effluents - A comparative review of
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 43 -
available technologies Chem Eng World Vol 32 Page 54
Redha MD (2011) Traitement de colorants azoiumlque et anthroquinoniques par procegravedes
drsquooxydation avanceacutees (POA) (Thegravese doctorat) Universiteacute de Sciences et Tchnologies de
Lille 1 Universiteacute Abdelhamid IBN Badis de Mostaganem Page 202
Spadaro JT Isabelle L Renganathan V (1994) Hydroxyl radical mediated degradation of
azo dyes Evidence for benzene generation Envir Sci Techn Vol 26 Page 1389
Suty H De Traversay C Coste M (2003) Application of advanced oxidation processes
Present and future Page 8
Tang W Huang CP (1996) 2 4-dichlorophenol oxidation kinetics by Fentonrsquos reagent
Environ Scie Techn Vol17 Page 1378
Tang WZ Tassos S (1997) Oxidation kinetics and mechanisms of trihalomethanes by
Fentonrsquos reagent Wat Res Vol 31 Ndeg 5 Page 1125
Taylor J Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New - York Mc Graw-
Hill Vol 9 Page 9
Tsai W Hsu H Su TY Lin KY Minglin C Dai T (2007) The adsorption of cationic
dye from aqueous solution onto acid-activated andesite J Hazard Matter Vol147
Page 1062
Van der Bruggen B Lejon l Vandecasteele C (2003) Reuse treatment and discharge of the
concentration of pressure-driven membrane processes Environ Scie Techn Vol 37 ndeg
37 Page 3738
Vendevivere PC Bianchi R Verstraete W Y (1998) Treatment and creuse from the textile
wet-processing industry Review of emerging technologies J Chem Techn Biotechn
Vol72 Page 302
Watts RJ Jones AP Chen P-H Kenny A (1997) Mineral-catalyzed Fenton-like
oxidation of sorbed chlorobenzenes Water Environment Research 69 Page 275
Wu CH Chang CL (2006) Decolorization of reactive red 2 by advanced processes
comparative studies of homogeneous and heterogeneous systems J Hazard Matter
Page 272
Yameogo DDS (2013) Deacutegradation de lrsquoamarante par procegravede photo-Fenton homogegravene et
heacuteteacuterogegravene avec charbon actif(CA) (Rapport de stage) Page 30 2IE
Yoshida M Lee BD Hosomi M (2000) Decomposition of aqueous tetrachloroethylene by
Fenton oxidation treatment Water Sci Technol Vol 42 Page 208
Zaviska F Drogui P Mercier G Blais J-F (2009) Proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee dans le
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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traitement des eaux et des effluents industriels Application agrave la deacutegradation des
polluants reacutefractaires Erudit Vol 22 ndeg 4 Page 564
Zawlotzki Guivarch E (2004) Traitement des polluants organiques en milieux aqueux par
procegravede eacutelectrochimique drsquooxydation avanceacutee ldquoElectro-Fentonrdquo Application a la
mineacuteralisation des colorants syntheacutetiques (Thegravese doctorat) Universiteacute de Marne-La
valleacutee Page 205
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE II MATERIELS ET METHODE 14
I- PRODUITS ET MATERIELS 14
1 Les produits utiliseacutes (Fer industriel H2O2 BM acide lateacuterite) 14
2- Mateacuteriels utiliseacutes 14
II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE 18
1- Preacuteparation de la solution du bleu de meacutethylegravene 18
2- Principe de la spectrophotomeacutetrie UVVisible 18
3- Caracteacuterisation par spectrophotomeacutetrie UVVisible des solutions du BM 19
4- Preacuteparation des solutions de fer 20
5- Preacuteparation des meacutelanges colorant- reacuteactif de Fenton 21
6- Etude cineacutetique de la deacutecoloration du BM 22
CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS 24
I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL 24
1- Effet de pH du milieu 24
2- Effet de la concentration en BM 25
3- Etude spectrophotomeacutetrique UVVisible du bleu de meacutethylegravene 26
4- Effet de la concentration du H2O2 27
5- Effet de la concentration en fer 30
II- UTILISATION DE LATERITE 32
1- Effet des lits de lateacuterites (Dano et Koubri) 32
2- Effet de lrsquoacide sur la lateacuterite (Dano et Koubri) 33
3- Effet de trois types drsquoacides sur la deacutegradation du BM (lateacuterite de Dano et Koubri) 34
4- Etude cineacutetique de deacutecoloration par lrsquoattaque acide (Dano et Koubri) 35
5- Etude comparative entre le traitement du BM en utilisant le rapport R et le fer de la lateacuterite
(Dano et Koubri) 36
CONCLUSION 38
PERSPECTIVES 39
REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE - 40 -
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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LISTE DES FIGURES
Figure 1 Bleu de meacutethylegravene et sa structure chimique 6
Figure 2 Forme incolore du bleu de meacutethylegravene 6
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA) 9
Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI) 13
Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM 15
Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano 17
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri 17
Figure 10 Lit de lateacuterite 21
Figure 11 Attaque acide de la lateacuterite 21
Figure 12 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel 21
Figure 13 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite 22
Figure 14 Reacuteaction de pseudo ordre 1 23
Figure 15 Reacuteaction de pseudo ordre 2 23
Figure 16 Effet du pH 24
Figure 17Effet de la concentration du BM 25
Figure 18 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel 26
Figure 20 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2 28
Figure 21 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM 30
Figure 22 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le fer
industriel 31
Figure 23 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri) 33
Figure 24 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri 33
Figure 25 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri 34
Figure 26 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le fer
extrait de la lateacuterite 35
Figure 27 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel 36
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique 10
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes 14
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 16
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
17
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene 19
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm) 20
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t =
20 min) 24
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM 25
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM 26
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2 29
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence
de la variation du H2O2 29
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du
BM en fonction du rapport R 31
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite 33
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri 34
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du
BM en fonction des attaques acides (Dano et Koubri) 35
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LISTE DES ABREVIATIONS
A Absorbance de la lumiegravere (nm)
BM Bleu de meacutethylegravene
C Concentration massique ou molaire en soluteacute (mg L-1
ou Mmol L-1
)
C0 Concentration initiale du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
CA Code Article
CCI Chambre de Commerce et drsquoIndustrie
DBO Demande Biologique en Oxygegravene
DCO Demande Chimique en Oxygegravene
ENH Electrode Normal agrave Hydrogegravene
e- Electron
Fe2+
Fer ferreux
Fe3+
Fer ferrique
H2O2 peroxyde drsquohydrogegravene
H2SO4 Acide sulfurique
HCl Acide chlorhydrique
HNO3 Acide nitrique
I Intensiteacute lumineuse traverseacutee
I0 Intensiteacute initiale lumineuse
kapp constante de vitesse apparente
LEDES Laboratoire Eau Deacutepollution Ecosystegraveme et Santeacute
mL Milli litre
min Minute
nm Nanomegravetre
MΩ Meacutega ohm
OHbull Radicaux hydroxyles
POA Proceacutedeacute drsquoOxydation Avanceacutee
V Vitesse cineacutetique de deacutegradation
UV Ultra-violet
microScm Micro-siemens par cm
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λ Longueur drsquoonde (nm)
α Ordre partiel
τ Rendement ou taux de deacutegradation ()
td Temps de deacutecoloration (min)
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INTRODUCTION GENERALE
Quel que soit le deacuteveloppement de la socieacuteteacute lrsquoeau reste un facteur primordial dans toutes les
couches socio-eacuteconomiques Malheureusement lrsquoeau douce disponible pour les humains et
aussi pour le reste de lrsquoeacutecosystegraveme repreacutesente moins de 1 du volume total drsquoeau sur terre et
la qualiteacute de la partie disponible et potentiellement utilisable par lrsquohomme nrsquoest que de 01
et nrsquoa cesseacute de se deacutegrader et parfois dlsquoune maniegravere irreacuteversible Selon lrsquoONG Water Aiumld 34
millions de personnes au Burkina-Faso nrsquoont pas accegraves agrave lrsquoeau potable
Lrsquoindustrie du textile est lrsquoune des industries la plus consommatrice drsquoeau (par exemple pour
teindre quelques 30 milliards de kilo de tissusan il faut consommer 4 milliards de tonnes
drsquoeauan) et geacutenegravere des rejets constitueacutes de moleacutecules organiques reacutecalcitrantes preacutesentant
geacuteneacuteralement des problegravemes de couleur de concentrations eacuteleveacutees de DBO de DCO de
matiegraveres en suspension ainsi que de toxiciteacute et de conductiviteacute eacuteleveacutees Selon la Banque
mondiale lrsquoindustrie textile est responsable de 17 agrave 20 de la pollution de leau dans le
monde En 2009 les colorants syntheacutetiques ont presque complegravetement supplanteacutes les
colorants naturels La production mondiale des colorants est estimeacutee agrave plus de 800000
tonnesan (Mansour et al 2010) Drsquoapregraves la Chambre de Commerce et drsquoIndustrie du Burkina
(CCI) la quantiteacute de colorants importeacutee au Burkina-Faso est de 79 tonnes en 2012
Ces colorants dans lrsquoensemble sont toxiques de par leur composition et leurs modes
drsquoutilisation Ils sont susceptibles drsquoinduire chez lrsquoHomme des dermatoses voire des cancers
de la peau tant pour les personnes travaillant agrave la teinture des fibres textiles que via la
transpiration pour les personnes portant les vecirctements De plus les effluents non traiteacutes de ces
colorants sont responsable apregraves rejets de la deacutegradation de lrsquoenvironnement (des eaux de
surface et souterraines des sols voire de la veacutegeacutetation) Pour remeacutedier agrave tous ces impacts
neacutegatifs un traitement par deacutecoloration de ces effluents srsquoimpose avant tout rejet dans
lrsquoenvironnement
La deacutecoloration des rejets de lrsquoindustrie textile est souvent difficile car les colorants
organiques ne sont pas deacutegradeacutes par voies conventionnels En effet ces produits sont stables
aux agents oxydants aux rayonnements et reacutesistent fortement agrave la digestion aeacuterobie Pour cela
plusieurs types de traitement ont eacuteteacute deacuteveloppeacutes et testeacutes notamment lrsquoosmose inverse la
preacutecipitationcoagulation des matiegraveres colorantes lrsquoadsorption sur charbon actif la filtration
membranaire (Barclay and Buckley2000) Cependant ces proceacutedeacutes classiques de traitement
ne reacutepondent pas agrave cette attente car ils sont pour la plupart non destructifs et tregraves couteux
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Pour reacutepondre agrave cette faille de nouveaux proceacutedeacutes ont eacuteteacute deacuteveloppeacutes dont les proceacutedeacutes
drsquooxydation avanceacute (POA) qui sont des proceacutedeacutes de traitement oxydatif subdiviseacutes en quatre
groupes(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon
puisse utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et son
potentiel normal drsquooxydoreacuteduction est de 28VENH (Parsons 2004)
Le proceacutedeacute fenton un des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee est une technologie eacuteprouveacutee et
efficace pour la destruction drsquoun grand nombre de polluant organique Cette technique
consiste agrave initier des reacuteactions de deacutecomposition du peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) par des
sels meacutetalliques en vue de geacuteneacuterer des espegraveces radicalaires (OHbull HO2
bull etc) tregraves reacuteactives
Son inconveacutenient majeur est qursquoil neacutecessite une grande quantiteacute de produits chimiques en
phase homogegravene tels que le fer (Fe2+
) qui geacutenegravere un cout suppleacutementaire et conduit agrave la
geacuteneacuteration de grandes quantiteacutes de boues ou agrave la formation de deacuteriveacutes pour le traitement
Lrsquoobjectif de cet meacutemoire est drsquoeacutetudier la deacutegradation du bleu de meacutethylegravene modegravele de
colorant syntheacutetique textile par le proceacutedeacute fenton en remplaccedilant le fer industriel (Fe3+
Fe2+
)
par le fer extrait de la lateacuterite locale en vue de reacuteduire le cout des traitements des effluents
textiles Si cette expeacuterience au laboratoire donne des reacutesultats satisfaisants elle pourrait ecirctre
extrapoleacutee agrave grande eacutechelle et ecirctre une des solutions pour le traitement de rejets textiles par
des mateacuteriaux locaux en Afrique puisque la lateacuterite recouvre environ 33 de continent
africain et est tregraves abondante au Burkina-Faso
Apregraves une introduction geacuteneacuterale ce meacutemoire sera structureacute en trois (03) chapitres
Le premier chapitre sera consacreacute agrave une eacutetude bibliographique sur les colorants les
meacutethodes de traitements des effluents textiles et la lateacuterite
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Le second chapitre abordera la partie mateacuterielles et meacutethodes Nous deacutecrirons les
protocoles expeacuterimentaux le mateacuteriel et les reacuteactifs employeacutes ainsi que les meacutethodes
expeacuterimentales utiliseacutees
Le troisiegraveme chapitre est consacreacute aux reacutesultats obtenus accompagneacutes drsquoune
discussion afin de comparer nos reacutesultats aux autres eacutetudes faites sur la deacutegradation du
bleu de meacutethylegravene (BM) par drsquoautres mateacuteriaux
Une conclusion geacuteneacuterale ainsi que quelques perspectives seront preacutesenteacutees en fin du
document
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CHAPITRE I REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
I- LES COLORANTS (Caracteacuteristiques classification et toxiciteacute)
1- Historique des colorants
Depuis le deacutebut de lrsquohumaniteacute les colorants appliqueacutes dans pratiquement toutes les activiteacutes
humaines (peinture teinture du papier de la peau et des vecirctements) eacutetaient drsquoorigines naturelles
et veacutegeacutetales Ces colorants sont tous des composeacutes aromatiques qui proviennent essentiellement
des plantes tel que lrsquoalizarine et lrsquoindigo Lrsquoindustrie des colorants syntheacutetiques est neacutee en 1856
quand le chimiste anglais W H Perkin dans une tentative de synthegravese de la quinine artificielle
pour soigner la malaria a obtenu la premiegravere matiegravere colorante syntheacutetique qursquoil appela
mauve (aniline colorant basique) Apregraves la deacutecouverte de la mauve de nouveaux colorants
ont commenceacute agrave paraitre sur le marcheacute (Jaussaud 1993)
Au deacutebut du 20egraveme
siegravecle les colorants syntheacutetiques ont presque complegravetement supplanteacutes les
colorants naturels Selon Mansour et al (2010) la production mondiale des colorants est
estimeacutee agrave plus de 800000 tonnesan
2- Deacutefinition des colorants
Un colorant est une substance coloreacutee qui interagit avec le milieu dans lequel elle est introduite
et le colore en srsquoy dissolvant etou dispersant lui confeacuterant la proprieacuteteacute de teindre Cette
proprieacuteteacute reacutesulte drsquoune affiniteacute particuliegravere entre le colorant et la fibre Selon le type
drsquoapplication et drsquoutilisation les colorants syntheacutetiques doivent reacutepondre agrave un certain nombre
de critegraveres afin de prolonger la dureacutee de vie des produits coloreacutes sur lesquels ils sont appliqueacutes
Ces critegraveres sont la reacutesistance agrave lrsquoabrasion la stabiliteacute photolytique des couleurs la reacutesistance
agrave lrsquooxydation chimique (notamment les deacutetergents) et aux attaques microbiennes(Pagga and
Brown 1986) et (Zawlotzki Guivarch 2004)
3- Classification des colorants syntheacutetiques
Les matiegraveres colorantes se caracteacuterisent par leur capaciteacute agrave absorber les rayonnements lumineux
dans le spectre visible (de 380 agrave 750 nm) La transformation de la lumiegravere blanche en lumiegravere
coloreacutee par reacuteflexion sur un corps ou par transmission ou diffusion reacutesulte de labsorption
seacutelective deacutenergie par certains groupes datomes appeleacutes chromophores la moleacutecule colorante
eacutetant le chromogegravene Dautres groupes datomes du chromogegravene peuvent intensifier ou changer
la couleur due au chromophore ce sont les groupes auxochromes (Barka 2008)
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4- Les colorants aziniques (thiazines)
Les colorants thiazines sont analogues aux colorants oxazines sauf que lrsquoatome de soufre
remplace lrsquoatome drsquooxygegravene dans lrsquoanneau heacuteteacuterocyclique Ces colorants ont un noyau
phenazonium comme chromophore avec des groupes amineacutes en para par rapport au soufre
comme auxochrome Ils ont un intervalle de couleur du vert au bleu et ils sont stables agrave la
lumiegravere Ils sont utiliseacutes dans le domaine du textile meacutedecine pharmacie et biologie
Seulement cinq colorants thiazines sont connus et toujours fabriqueacutes azure A azure B azure C
thionine et bleu de meacutethylegravene
Le colorant thiazine le plus important est le bleu de meacutethylegravene deacutecouvert par Caro en 1876
Colorants doxazines Colorants thiazines
Oxazines
Thiazine
5- Toxiciteacute des colorants
La prise de conscience quant agrave la dangerositeacute de certains colorants a commenceacute vers 1890 ougrave
lrsquoon surveillait essentiellement les teneurs en cuivre en arsenic et en plomb dans les colorants
syntheacutetiques ou mineacuteraux Cependant bien que des toxicologues aient auparavant mis en
eacutevidence chez les animaux le risque de cancer lieacute agrave lrsquoingestion de certains colorants azoiumlques
rouges ce nrsquoest qursquoapregraves la deuxiegraveme (2egraveme
) guerre mondiale que des seacuterieux tests biologiques
ont abouti agrave la remise en cause de la plupart des colorants utiliseacutes Une reacuteglementation plus
exigeante a eacuteteacute instaureacutee en 1960 concernant le test de toxicologique des colorants mis sur le
marcheacute Pour le cas du Burkina-Faso il yrsquoa un deacutecret ndeg2001-185 (article 12) portant
interdiction de rejet dans lrsquoenvironnement de certaines substances canceacuterigegravenes dans
lrsquoenvironnement
6- Proprieacuteteacutes physico-chimiques du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene colorant azinique (thiazine) de la famille basique ou cationique aussi
appeleacute chlorure de bis-(dimethylamino)- 37 phenazathionium est soluble dans lrsquoeau (50 g L-1
) et
moins soluble dans lrsquoalcool (10 g L-1
) Sa formule chimique est C16H18ClN3S une masse molaire
de 319852 g mol-1
se preacutesente sous forme drsquoune poudre cristalline drsquoun bleu fonceacute est un deacuteriveacute
azoteacute (Fig1)
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Figure 1 Bleu de meacutethylegravene et sa structure chimique
Il est couramment utiliseacute comme modegravele de contaminant organique en raison de sa structure
moleacuteculaire stable Dans la reacuteaction de reacuteduction le BM se transforme en leuco meacutethylegravene
incolore due agrave la perte du doublet libre de lrsquoazote et introduction drsquoun atome drsquohydrogegravene
Le BM sous sa forme incolore est
(Eq 1)
bleu de meacutethylegravene chlorure de meacutethylthioninium
S
N
N NCl-
hydroxyde de meacutethylthioninium
S
N
N N HO
Figure 2 Forme incolore du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene est le colorant le plus couramment utiliseacute dans la teinture du coton du bois
et de la soie Il peut provoquer des brucirclures oculaires responsables de blessures permanentes aux
yeux de lrsquohomme et des animaux Son inhalation peut donner lieu agrave des difficulteacutes respiratoires
entrainer des cas drsquoaneacutemie apregraves une absorption prolongeacutee et son ingestion par la bouche produit
une sensation de brucirclure provoque des nauseacutees des vomissements transpiration et sueurs
froides abondantes (Ghosh and Bhattacharyya 2002) Il est aussi est toxique pour les algues et
les petits crustaceacutes agrave partir des concentrations de 01 mg L-1
et 2 mg L-1
respectivement (Ounissa
1996 Meink et al 1997)
Le traitement des rejets industriels contenant ce type de colorant srsquoavegravere drsquoun grand inteacuterecirct
II- TRAITEMENT DES REJETS TEXTILES
1- Geacuteneacuteraliteacutes sur les meacutethodes de traitements
Le traitement des rejets textiles compte tenu de leur heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute de composition conduira
toujours agrave la conception drsquoune chaine de traitement assurant lrsquoeacutelimination des diffeacuterents
polluants par des eacutetapes successives La premiegravere eacutetape consiste agrave eacuteliminer la pollution par
lrsquointermeacutediaire de preacutetraitement (deacutegrillage dessablage deacuteshuilage etc) etou de traitement
physique ou physico-chimique assurant une seacuteparation solide-liquide Drsquoapregraves Barclay and
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Buckley (2000) les techniques de deacutepollution intervenant le plus courant en deuxiegraveme eacutetape
dans les industries se divisent en trois cateacutegories
1- Biologique
Traitement aeacuterobie
Traitement anaeacuterobie
2- Physique
Meacutethode de preacutecipitation (coagulation floculation seacutedimentation)
Adsorption (sur charbon actif)
Osmose inverse filtration sur membrane
3- Chimique
Oxydation (oxygegravene ozone oxydants tels que le H2O2 NaOCl)
Reacuteduction (Na2S2O2)
Meacutethode de complexomeacutetrique
Reacutesine eacutechangeuse drsquoions
A- Meacutethodes biologiques
Lrsquoavanceacutee technologique a permis la conception des systegravemes de traitement biologique
perfectionneacutes en se basant sur lrsquoautoeacutepuration naturelle des eaux Ces proceacutedeacutes biologiques se
font selon deux modes traitements en aeacuterobie (en preacutesence de lrsquooxygegravene) et traitement en
anaeacuterobie (les microorganismes deacutegradent la matiegravere organique en absence de lrsquooxygegravene)
Les proceacutedeacutes drsquoeacutepuration par voie biologique sont baseacutes sur la transformation microbienne des
colorants La plupart des colorants azoiumlques sont tregraves stables et non biodeacutegradables Beaucoup
drsquoeacutetudes ont deacutemontreacute la biodeacutegradation partielle ou complegravete de certains colorants par voie
biologiques (Adnosinda et al 2003) et (Lopez et al 2004) Mecircme si ces techniques sont
adapteacutees agrave un nombre de polluants organiques elles ne sont pas toujours applicables sur les
effluents textiles industriels en raison de fortes concentrations de polluants de leur toxiciteacute qui
entrainent la destruction des microorganismes ou des boues biologiques agrave traiter
B- Meacutethodes physiques
Lorsque les eaux useacutees ne se precirctent pas agrave une deacutepollution par voie biologique (effluent peu ou
pas biodeacutegradable tempeacuterature trop faible valeurs extrecircmes de pH preacutesence de toxiques)
des proceacutedeacutes physico-chimiques classiques permettent de compenser soit en se substituant
totalement agrave lrsquoeacutepuration par voie biologique soit en traitement compleacutementaire On peut citer
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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par exemple la coagulation-floculation suivie drsquoune deacutecantation (clarification) lrsquoadsorption sur
charbon actif lrsquoeacutechange drsquoions ou la filtration membranaire
B1- Coagulation-floculation
Sous le terme de coagulationndashfloculation on entend tous les processus physico-chimiques par
lesquels des particules colloiumldales ou des solides en fine suspension sont transformeacutes par des
floculants chimiques en espegraveces plus visibles et seacuteparables (les flocs) Les flocs formeacutes sont
ensuite seacutepareacutes par deacutecantation et filtration puis eacutevacueacutes Les coagulants inorganiques tels que
lrsquoalun (Al2(SO4)314H2O) donnent les reacutesultats plus que satisfaisants pour la deacutecoloration des
effluents textiles contenant des colorants disperseacutes de cuve et soufreacutes mais sont totalement
inefficaces pour les colorants azoiumlques acides et basiques (Barclay and Buckley 2000) et
(Vendevivere et al 1998) Par ailleurs la coagulationndashfloculation ne peut ecirctre utiliseacutee pour les
colorants fortement solubles dans lrsquoeau comme le cas du BM
Le principal deacutesavantage de cette technique est qursquoelle geacutenegravere une importante quantiteacute de boue
entrainant des investissements suppleacutementaires
B2- Filtration membranaire
Dans ce proceacutedeacute les polluants sont retenus par une membrane semi permeacuteable dont le diamegravetre
des pores est infeacuterieur agrave celui des moleacutecules agrave eacuteliminer Cette technique est largement utiliseacutee
dans le domaine de lrsquoeau potable et le dessalement La filtration sur membrane sous lrsquoeffet
drsquoune pression hydraulique se deacutecline en microfiltration lrsquoultrafiltration la nano filtration et
lrsquoosmose inverse Parmi les quatre types de proceacutedeacutes la nano filtration et lrsquoosmose inverse sont
les plus adapteacutes agrave la reacuteduction partielle de la couleur et des petites moleacutecules organiques
(Taylor and Jacobs 1996) (Calobro et al 1990) En effet la nano filtration srsquoapplique surtout
au traitement des bains de teinture de colorants reacuteactifs en agissant comme un filtre moleacuteculaire
tandis que la microfiltration retient les mateacuteriaux colloiumldaux tels que les colorants disperseacutes ou
de cuve gracircce agrave une laquomembrane eacutecranraquo (Van der Bruggen et al 2003) Lrsquoultrafiltration ne
srsquoapplique qursquoagrave la reacuteduction de DCO et des solides en suspension (Anselme and Jacobs 1996)
et nrsquoest reacuteellement efficace qursquoen combinaison avec la coagulationfloculation
B3- Adsorption sur charbon actif et autres mateacuteriaux
Le polluant est transfeacutereacute de la phase liquide vers la phase solide lors de lrsquoadsorption Le
charbon actif eacutetant consideacutereacute comme lrsquoadsorbant le plus efficace pour la reacuteduction de la
couleur est limiteacute pour lrsquoeacutelimination de certains colorants Seuls les cationiques colorant agrave
mordant disperseacutes ou dits de cuve sont eacutelimineacutes par cette technique (Raghavacharya 1997)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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C- Meacutethodes chimique
Les techniques drsquooxydation chimiques sont geacuteneacuteralement appliqueacutees quand les proceacutedeacutes
biologiques sont inefficaces Elles peuvent ecirctre ainsi utiliseacutees pour les proceacutedeacutes biologiques en
eacutetapes de preacutetraitement afin de diminuer la charge polluante Lrsquooxydation chimique est
eacutegalement appliqueacutee pour le traitement des organiques dangereux preacutesents en faibles
concentrations et des effluents chargeacutes de constituants reacutesistants aux meacutethodes de
biodeacutegradation Le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) le Cl2 et O3 sont les reacuteactifs les plus souvent
utiliseacutes pour ce type de traitement Le H2O2 est un oxydant moyennement fort et son application
pour le traitement des polluants organiques et inorganiques est bien eacutetablie (Neyens et al
2003) Mais lrsquooxydation par H2O2 nrsquoest pas suffisamment efficace pour de fortes concentrations
en colorant Hamada et al (1998) ont proposeacute de traiter les colorants azoiumlques par hypochlorure
de sodium Cependant si la moleacutecule initiale est deacutetruite les halogegravenes sont susceptibles de
former des trihalomeacutethanes comme sous-produits de deacutegradation lesquels sont canceacuterigegravenes
pour lrsquoHomme
Drsquoougrave la neacutecessiteacute drsquoutiliser des produits drsquooxydation encore plus performant comme les
proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutes (POA)
2- Procegravedes classiques de traitement des effluents textiles Proceacutedeacutes drsquoOxydation
Avanceacutee (POA)
Lrsquoindustrialisation intensive qui a vu le jour au cours du dernier siegravecle a causeacute lrsquoapparition dans
lrsquoenvironnement de polluants eacutemergents reacutefractaires qui sont reconnus canceacuterigegravenes et
mutagegravenes Dans lrsquooptique de limiter la pollution de lrsquoenvironnement des strateacutegies de
traitement efficaces et eacutecologiques ont eacuteteacute deacuteveloppeacutees Parmi ces strateacutegies se trouve
lrsquoapplication des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee (POA) Figure 3
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Il srsquoagit de proceacutedeacutes de traitement oxydatif qui peuvent ecirctre subdiviseacutes en quatre groupes
(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse
utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et reacutepondent aux
critegraveres suivant (Suty et al 2003)
Ne pas induire de pollution secondaire
Non toxique
Non corrosif pour les eacutequipements
Etre le plus rentable possible
Etre relativement le plus simple agrave manipuler
Les OHbull sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse utiliser dans le domaine des
eaux et des effluents industriels avec une vitesse drsquooxydation (109
fois plus eacuteleveacutee) agrave celle de
lrsquoozone et son potentiel drsquooxydation est de 28 VENH (Parsons 2004) Tableau 1
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique
Oxydant Pouvoir oxydant Edeg (VENH)
OHbull 280
Oo 242
O3 207
H2O2 (milieu acide) 178
Cl2 136
O2 123
Plusieurs secteurs ont utiliseacutes ces proceacutedeacutes pour traiter leurs eaux par exemple Parsons (2004)
lrsquoa utiliseacute pour le traitement des eaux de surface et souterraines Martinez-Huitle and Ferro
(2006) lrsquoont utiliseacute pour le traitement des eaux industrielles Hayet (2011) lrsquoa testeacute dans
lrsquoeacutelimination du 4- chloropheacutenol Hsing et al (2007) et Wu and Chang (2006) ont lrsquoutiliseacute pour
deacutecolorer les eaux des industries textiles Bouafia (2010) a utiliseacute le proceacutedeacute drsquooxydation
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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avanceacutee baseacutee sur le reacuteactif de fenton pour deacutegrader les colorants textiles Derradji (2012) a
coupleacute le POA avec un traitement biologique pour le traitement des eaux useacutees industrielles
3- Reacuteactif de Fenton (H2O2Fe2+
)
Fenton avait deacutecrivit agrave la fin du XIX egraveme
siegravecle que le fer ferreux (Fe2+
) favorisait fortement
lrsquooxydation de lrsquoacide maleacuteique par le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) en milieu acide (Fenton
1894) Des travaux ulteacuterieurs ont montreacute que la combinaison de H2O2 et de Fe2+
nommeacute
laquo Reacuteactif de Fenton raquo eacutetant un oxydant efficace pour une grande varieacuteteacute de substrats
organiques notamment les pheacutenols les pesticides les aromatiques polycycliques et des
colorants en particulier les azoiumlques (Spadaro et al 1994 Benitez et al 2001 De Heredia et
al 2001) Quarante (40) ans plus tard Haber and Weiss (1934) identifiaient le radical
Hydroxyl comme eacutetant lrsquoespegravece oxydante de la reacuteaction preacutesenteacutee ci-dessous et communeacutement
appeleacutee reacuteaction de Fenton
(Eq2)
Le fer ferrique geacuteneacutereacute peut ensuite reacuteagir avec le peroxyde drsquohydrogegravene pour redonner le fer
ferreux
(Eq3)
La vitesse de deacutecomposition de H2O2 par le Fer II augmente lorsque le pH augmente (le 5) car
dans cette gamme de pH la forme preacutedominante Fe(OH) 2+
est beaucoup plus reacuteactive que lrsquoion
Fe2+
(Kuo 1992)
Lrsquoeacutetude de la deacutepollution des effluents textiles coloreacutes par le proceacutedeacute Fenton (systegraveme H2O2
Fe2+
) a eacuteteacute reacuteveacuteleacutee tregraves efficace et plusieurs eacutetudes ont montreacute que le taux de mineacuteralisation des
colorants syntheacutetiques augmente avec lrsquoaugmentation des doses des reacuteactifs et du temps de
reacuteaction Le rapport des reacuteactifs R =
et le rapport
joue aussi un rocircle important
dans la vitesse de deacutegradation de colorants de deacutepart et sur le taux de mineacuteralisation (Kuo
1992)
Le proceacutedeacute Fenton possegravede trois (03) caracteacuteristiques attractives pour le traitement des
composeacutes organiques (Redha 2011)
Les radicaux hydroxyles OHbull produits reacuteagissent tregraves rapidement (10
9 fois plus reacuteactif
que le O3)
Les reacuteactifs sont simples agrave manipuler et sans danger pour lrsquoenvironnement
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Les produits finaux de deacutegradation (H2O CO2 ions mineacuteraux et hydroxydes ferriques)
nrsquointroduisent pas une pollution suppleacutementaire
Le proceacutedeacute de Fenton est composeacute geacuteneacuteralement de quatre eacutetapes principales ajustement du
pH oxydation neutralisation et coagulationpreacutecipitation Pour lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute la
reacuteaction de fenton ne peut se produire qursquoagrave un pH voisin ou eacutegal agrave 3 ce qui reacutesulte un ajout des
solutions acides Au-delagrave des valeurs de pH comprises entre 3 et 4 le fer (Fe2+
ou Fe3+
) est
susceptible de preacutecipiter et former des hydroxydes de fer induisant ainsi une faible activiteacute
catalytique Le milieu doit ecirctre approvisionneacute drsquoune maniegravere continue Ce qui peut alourdir les
couts de traitement
Le proceacutedeacute Fenton est consideacutereacute aujourdrsquohui comme le proceacutedeacute dont sa mise en œuvre est facile
et plus utiliseacute dans le monde pour le traitement drsquoeffluents industriels textiles mais le proceacutedeacute
est limiteacute par le manque de geacuteneacuteration du catalyseur qui neacutecessite geacuteneacuteralement un apport
constat en reacuteactif et qui contraint de ce fait agrave lrsquoapprovisionner en continu le milieu en peroxyde
drsquohydrogegravene (H2O2) tregraves couteux
III- LA LATERITE
Le Burkina-Faso est un pays de lrsquoAfrique occidentale avec une superficie de 274 000 kmsup2 et le
recouvrement lateacuteritique est un caractegravere dominant des paysages peacuteneacuteplaines ou tabulaires qui
caracteacuterisent sa plus grande partie Les lateacuterites se preacutesentent sous forme de plateaux eacutetendus
buttes teacutemoins cuirasses indureacutes etc Lrsquoeacutepaisseur de ces lateacuterites varie selon la nature des
formations sur lesquelles elles se reposent
La lateacuterite (du latin later brique) est une roche rouge ou brun qui se forme par alteacuteration des
roches sous les climats tropicaux Elle est constitueacutee du fer (Limonite ferrihydrite geothite
heacutematite) drsquoaluminium (Gibbsite cliachite boehmite) de titane de manganegravese et de
silicium On la trouve surtout en domaine intertropical et recouvre 33 des continents
Pour lrsquoeacutetude de la deacutegradation du colorant BM nous avons utiliseacute deux types de lateacuterite
provenant lrsquoune de la reacutegion de Koubri dans le Centre et contenant 314 de fer et lrsquoautre dans
la reacutegion Sud-Ouest du Burkina-Faso contenant 447 pour le traitement (Figure 4) Ces
lateacuterites ont eacuteteacute caracteacuteriseacutees au Laboratoire CRISMAT (Centre National de Recherche et de
Technologie Mateacuteriaux ENSI Caen) en France
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Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI)
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CHAPITRE II MATERIELS ET METHODE
Lrsquoutilisation des substances organiques dans lrsquoindustrie sans traitement est la deacutegradation de la
qualiteacute des eaux qui se reacutepercute sur la santeacute de lrsquoecirctre humain Dans ce chapitre nous allons voir
les produits et mateacuteriels ainsi que la meacutethodologie expeacuterimentale utiliseacutes pour la deacutegradation du
colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute Fenton en phase homogegravene en utilisant le fer
industriel puis le fer extrait de la lateacuterite
Nous preacutesentons en premier lieu la technique du dosage du BM et les reacuteactifs utiliseacutes pour la
deacutegradation de notre colorant Nous eacutevoquons les techniques de caracteacuterisation de la lateacuterite par
diffraction des rayons X et analyse quantitative
I- PRODUITS ET MATERIELS
1 Les produits utiliseacutes (Fer industriel H2O2 BM acide lateacuterite)
Pour lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite nous avons utiliseacute
certains reacuteactifs qui sont illustreacutes dans le tableau 2
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes
Produits Fournisseur Qualiteacute
Bleu de meacutethylegravene Fluka 96
Peroxyde drsquohydrogegravene
(H2O2)
Preacutepareacute par
Laboratoires Gilbert (CA 655-
301-3)
9
Acide sulfurique (H2SO4) Sigma-Aldrich (CA 7664-93-9) 95-97
Sulfate ferreux (FeSO4
7H2O
Fluka Chemika (CA44990) 98
Hydroxyde de Sodium
NaOH
Sigma Aldrich 32
Eau ultra-pure ou Milli-Q Polisseur drsquoeau du LEDES 0055 microScm ou 183
MΏ
2- Mateacuteriels utiliseacutes
Les mateacuteriels utiliseacutes pour les suivis cineacutetiques de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite sont la spectrophotomeacutetrie DR 5000 la lateacuterite et les trois types drsquoacides
lrsquoacide sulfurique lrsquoacide chlorhydrique lrsquoacide nitrique pour lrsquoextraction du fer de la lateacuterite
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Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM
Les eacutechantillons de lateacuterites utiliseacutees lors de ce travail ont eacuteteacute caracteacuteriseacutes au Laboratoire
CRISMAT (Centre National de Recherche Technologique Mateacuteriaux ENSI Caen) en France Ils
proviennent de deux reacutegions du Burkina-Faso (Dano et Koubri) contiennent respectivement 44
7 et 314 de fer et ont eacuteteacute obtenus par les analyses en diffraction des rayons X (DRX) et en
microscopie eacutelectronique agrave balayage (MEB)
Le principe de lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS
Lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS est une analyse quantitative en des points ou zones speacutecifiques dun
eacutechantillon en utilisant la spectromeacutetrie agrave seacutelection deacutenergie (EDS)
Son principe est que par lintermeacutediaire dun canon agrave eacutelectrons un faisceau deacutelectrons est envoyeacute
sur leacutechantillon En contact avec la matiegravere ces eacutelectrons interagissent de diffeacuterentes faccedilons
Le MEB-EDS du laboratoire va permettre dexploiter trois informations distinctes dont deux qui
vont ecirctre traduites en images
-Une image en eacutelectrons secondaires (SE) qui naicirct dune interaction entre les eacutelectrons du
faisceau et les eacutelectrons des couches eacutelectroniques de latome et qui nous donnera une
information topographique de leacutechantillon
- Une image en eacutelectrons reacutetrodiffuseacutes (BSE) qui reacutesulte de linteraction entre les eacutelectrons du
faisceau le noyau et le nuage eacutelectronique de latome et qui permettra de creacuteer une image par
contraste chimique
- Une troisiegraveme information que lon obtient est une analyse eacuteleacutementaire le microscope
eacutelectronique agrave balayage eacutetant coupleacute agrave un deacutetecteur de rayons X agrave dispersion deacutenergie
Le principe de lrsquoanalyse par Diffraction Rayon X (DRX)
La diffraction des rayons X est une technique danalyse fondeacutee comme son nom lrsquoindique sur la
diffraction des rayons X sur la matiegravere La diffraction des rayons X est un pheacutenomegravene
dinterfeacuterence constructive qui se produit quand un faisceau de rayons X (onde
eacutelectromagneacutetique) peacutenegravetre dans un cristal (empilement peacuteriodique datomes) Il peut donc
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apparaitre quand on place un monocristal un poly-cristal ou une poudre devant une source de
rayons X Lemplacement des faisceaux diffracteacutes nous informe sur la peacuteriodiciteacute du (des) cristal
tandis que lintensiteacute de ces faisceaux nous informe sur la nature et la position des atomes
contenus dans le cristal La position des intensiteacutes diffracteacutees nous renseignera sur la taille de la
maille tandis que lintensiteacute nous permettra de calculer la position des atomes dans la maille
ainsi que leur nature Les proprieacuteteacutes chimiques ou physiques dun mateacuteriau deacutependent de la
position et la nature des atomes du cristal
Les caracteacuteristiques du diffractomegravetre des eacutechantillons de la poudre de lateacuterite analyseacutee sur un
diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 eacutequipeacute drsquoun monochromateur avant et drsquoun deacutetecteur Lynx-
Eye sont rassembleacutees dans le tableau et figures ci-dessous
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Position initiale [deg2Th] 10 0050
Position finale [deg2Th] 99 9910
Taille [deg2Th] 00110
Temps drsquoeacutetape de balayage [s] 1170
Fente de divergence Fixed
Fente de divergence [mm] 2
Tempeacuterature de mesure [degC] 21
Mateacuteriel drsquoanode Cu
K Alpha 1 [Aring] 154060
Geacuteneacuterateur 40 mA 40 kV
Monochromateur de rayon incident Oui
Rotation Non
Ouverture de deacutetecteur [deg] 35
Deacutetecteur de discrimination LL [V] 017
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Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri
Les diffeacuterentes phases des eacutechantillons de lateacuterites par lrsquoanalyse en diffraction RX sont
reacutecapituleacutees sur ce tableau
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
Phase Koubri Dano
-massique -massique
Phase majoritaire Kaolinite 333 36
Quartz 326 161
Deuxiegraveme sous-ensemble de phase Goethite FeO(OH) 211 352
Heacutematite Fe2O3 73 63
Ferrite
(fer-alpha)
3 32
Phase anatase TiO2 27
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II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE
1- Preacuteparation de la solution du bleu de meacutethylegravene
La solution megravere du BM de concentration 1 g L-1
a eacuteteacute preacutepareacutee en mettant les cristaux dans un
litre drsquoeau distilleacutee Les solutions standard pour lrsquoeacutetablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage ont
eacuteteacute obtenues par des dilutions successives jusqursquoaux concentrations deacutesireacutees
Le suivi de lrsquoeacutevolution de la concentration du BM au cours du temps est fait par
spectrophotomeacutetrie UVVisible
2- Principe de la spectrophotomeacutetrie UVVisible
La spectrophotomeacutetrie est une technique analytique quantitative qui consiste agrave mesurer
lrsquoabsorbance ou la densiteacute optique drsquoune substance chimique donneacutee en solution La meacutethode
repose sur la loi de Beer-Lambert qui eacutenonce
Lorsqursquoune substance absorbe de la lumiegravere dans le domaine de lrsquoultra-violet et du
visible lrsquoeacutenergie absorbeacutee provoque des perturbations dans la structure eacutelectronique des
atomes ions ou moleacutecules Un ou plusieurs eacutelectrons utilisent cette eacutenergie pour sauter
drsquoun niveau de basse eacutenergie agrave un niveau de plus haute eacutenergie Ces transitions
eacutelectroniques se font dans le domaine de 350 agrave 800nm pour le visible et entre 200 agrave 350
nm pour lrsquoultra-violet
Un milieu homogegravene traverseacute par la lumiegravere absorbe une partie de celle-ci les
diffeacuterentes radiations constituant le faisceau incident sont diffeacuteremment absorbeacutees
suivant leur longueur drsquoonde et les radiations transmisses sont alors caracteacuteristiques du
milieu
Soit un rayon lumineux monochromatique de longueur drsquoonde λ traversant un milieu
homogegravene drsquoeacutepaisseur l Le taux de deacutecroissance de lrsquointensiteacute lumineuse en fonction de
lrsquoeacutepaisseur du milieu absorbant est donneacute par la loi de Lambert
A= log (
) (Eq4)
Avec
I0 intensiteacute initiale de la lumiegravere traverseacutee
I intensiteacute de la lumiegravere transmise
A absorbance
La spectrophotomeacutetrie UVVisible permet de suivre la deacutecoloration des solutions gracircce aux
absorbances qui eacutevoluent en fonction du temps de traitement Elle permet eacutegalement de suivre
lrsquoeacutevolution des ions gracircce agrave leurs diffeacuterents dosages
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3- Caracteacuterisation par spectrophotomeacutetrie UVVisible des solutions du BM
a- Deacutetermination des longueurs drsquoondes drsquoabsorption maximale
Le spectre drsquoabsorbance du BM a eacuteteacute balayeacute entre 200 et 800 nm afin de suivre quantitativement
sa concentration Les pics de notre colorant sont obtenus agrave 661nm et 291nm (fig 8) Les
diffeacuterentes absorbances ont eacuteteacute deacutetermineacutees et une courbe deacutetalonnage a eacuteteacute traceacutee en utilisant
des solutions standard variant de 0 agrave 8 mg L-1
pour les deux longueurs drsquoondes
Figure 8 Spectre du Bleu de meacutethylegravene
b- Etablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage du BM
La concentration [Fx] des solutions eacutetalon varie de 1 agrave 8 mg L-1
Les volumes agrave preacutelever sont
calculeacutes en appliquant lrsquoeacutequation suivante
(Eq5)
Avec [Fx] - Concentration de lrsquoeacutetalon
Vx - Volume drsquoeacutetalon agrave preacuteparer
[M] - Concentration de la solution megravere
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene
Solution Zero 1 2 3 4 5
Concentration [mgL-1] 0 2 3 4 6 8
Volume neacutecessaire [mL] 0 02 03 04 06 08
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Pour tracer la courbe drsquoeacutetalonnage nous avons introduit les diffeacuterents volumes dans des fioles de
100 mL ensuite nous avons compleacuteteacute agrave lrsquoeau distilleacutee jusqursquoau trait de jauge On a mis la
spectrophotomeacutetrie en marche et proceacutedeacute agrave la lecture du blanc puis successivement des solutions
eacutetalons
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm)
Solution 0 1 2 3 4 5
Con (mg L-1
) 0 2 3 4 6 8
Absorbance (nm) pour λ = 661 0 085 13 18 23 3
Absorbance (nm) pour λ = 291 0 04 06 09 12 17
Figure 9 Courbe deacutetalonnage (λmax = 661 nm et λmax = 291 nm) variation de labsorbance en
fonction de la concentration du BM
4- Preacuteparation des solutions de fer
a- Solution de fer industriel
Le reacuteactif utiliseacute est le sulfate ferreux ou sulfate de fer (II) drsquoune poudre blanchacirctre agrave lrsquoeacutetat
anhydre dont la formule est FeSO4 7H2O Pour la preacuteparation du Fe2+
de concentration 3 g L-1
nous avons verseacute 3 g du sulfate ferreux anhydre dans une fiole de 1 L contenant 500 mL drsquoeau
milli-Q puis ajouter une (1) goutte drsquoacide sulfurique (H2SO4) concentreacute agrave 98 dans la fiole et
laisser agiter pendant 30 secondes Apregraves compleacuteter jusqursquoau trait de jauge et placer sous
agitation durant 1 h jusqursquoagrave lrsquoobtention drsquoune solution de couleur rouge brique
b- Solution de fer de la lateacuterite
Pour la deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite les solutions de la lateacuterite
ont eacuteteacute preacutepareacutees de la maniegravere suivante
Pour le lit de lateacuterite nous avons preacuteleveacute
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
Compleacuteter drsquoeau milli-Q (eau ultra pure) jusqursquoau trait de jauge
y = 03938x
Rsup2 = 09869
0
05
1
15
2
25
3
35
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
661nm
y = 02094x
Rsup2 = 09972
0
02
04
06
08
1
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
291 nm
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Ajuster par la suite le pH de la solution agrave 3 avec lrsquoacide sulfurique (concentreacute agrave
95-97)
Figure 8 Lit de lateacuterite
Pour la lateacuterite attaqueacute par de lrsquoacide concentreacute pour lrsquoextraction du Fer
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
30 m L drsquoacide (HClHNO3H2SO4)
Ajouter avec prudence 20 mL drsquoeau milli-Q pour avoir 50 mL de solution
Preacutelever le surnageant pour le traitement du bleu de meacutethylegravene
Figure 9 Attaque acide de la lateacuterite
5- Preacuteparation des meacutelanges colorant- reacuteactif de Fenton
Lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM srsquoest faite par trois diffeacuterentes eacutetapes
Une solution du BM est soumise agrave un traitement par proceacutedeacute Fenton en utilisant du H2O2
et le fer industriel (Fe2+
) ajustement du pH agrave 3 (Fig12)
Figure 10 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Pour la deacutegradation du BM en utilisant la lateacuterite deux eacutetapes ont eacuteteacute imageacutes lrsquoune par
un lit de lateacuterite et lrsquoautre par la lateacuterite attaqueacutee par trois types drsquoacides (Fig13)
Figure 11 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite
6- Etude cineacutetique de la deacutecoloration du BM
Nous avons deacutetermineacute la cineacutetique de deacutecoloration agrave partir des valeurs des absorbances trouveacutees
agrave 661nm La deacutetermination de la constante de vitesse kapp permet de donner un ordre de
grandeur de la vitesse Expeacuterimentalement on peut montrer que la vitesse de reacuteaction bilan du
BM srsquoeacutecrit de la maniegravere suivante
Bleu de meacutethylegravene + OHbull rarr sous-produit du bleu de meacutethylegravene (Eq6)
Pour la cineacutetique drsquoordre 1
V = -
= kapp (Eq7) reacuteaction de pseudo ordre un laquo1 raquo
Avec
V vitesse de deacutegradation catalytique (mg L-1
h-1
)
kapp constante apparente de deacutegradation (min ou h-1
)
[BM] concentration du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
t temps de reacuteaction (h)
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
Ln (
) = kapp t (Eq8)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 12 Reacuteaction de pseudo ordre 1
Pour la cineacutetique drsquoordre 2
V = -
= kapp (Eq9) reacuteaction de pseudo ordre un laquo2 raquo
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
int
= - int
(Eq10)
(Eq11)
Figure 13 Reacuteaction de pseudo ordre 2
Pour le calcul des rendements ou taux drsquoabattement (τ) agrave lrsquoissu des eacutetudes cineacutetiques de
deacutegradation du BM nous avons utiliseacute cette formule ci-dessous
τ =
(Eq12)
Rsup2 = 09863
-070
-060
-050
-040
-030
-020
-010
000
0 2 4 6 8
ln (C
Co)
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 1
Rsup2 = 09499
0
0005
001
0015
002
0025
003
0 2 4 6 8
1C
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 2
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS
I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL
Tous les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave tempeacuterature ambiante (25degC) Les concentrations du bleu de
meacutethylegravene choisies pour lrsquoexpeacuterience sont 10 et 40 mg L-1
1- Effet de pH du milieu
Etant donneacute que le proceacutedeacute Fenton est baseacute sur lrsquoeffet catalytique du Fer et plus preacuteciseacutement
du Fe2+
il nous est paru neacutecessaire de commencer lrsquoeacutetude par la deacutetermination du pH
optimale pour le proceacutedeacute Lrsquoajustement du pH du milieu srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoune solution
drsquoacide sulfurique Ce choix est justifieacute par lrsquoexistence deacutejagrave au sein de la solution des ions
2-
suite agrave lrsquoaddition du Fe2+
sous la forme de FeSO4 7H2O
Les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes avec une concentration en BM de 20 mg L-1
un rapport R = 15
correspondant agrave des concentrations de 6 et 040 mg L-1
en H2O2 et Fe2+
respectivement et
pour des valeurs de pH variant entre 3 et 5 Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacute sur figure 16
Figure 14 Effet du pH
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t = 20
min)
pH Rendement ()
3 96
35 5245
4 6156
5 5509
000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 5 10 15 20
[BM
] m
gL
ˉˡ
temps de deacutegradation (mn)
pH = 3
pH = 35
pH = 4
pH = 5
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Drsquoapregraves le tableau preacutecegravedent nous observons que le pH favorable pour la deacutegradation du BM
par le proceacutedeacute Fenton est pH = 3 avec un taux de deacutegradation de 96 au bout de 20 min
De nombreux travaux sur les proceacutedeacutes Fenton ont montreacute que le pH 3 semble ecirctre la meilleure
valeur pour une deacutegradation optimale des polluants organique ((Tang and Huang 1996 Kuo
and Lo 1999) Pour la suite du travail nous adopterons deacutesormais cette valeur de pH
2- Effet de la concentration en BM
Nous avons traiteacute agrave un pH = 3 et agrave 25degC deux solutions du BM de concentration diffeacuterentes
(10 mg L-1
et 40 mg L-1
) en fixant les concentrations de Fe2+
agrave 134 mg L-1
et celle du H2O2 agrave
6 mg L-1
(figure 17)
Figure 15Effet de la concentration du BM
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM
[BM] mg L-1
Rendement () Temps de
deacutecoloration (min)
10 9738 8
40 9565 14
Nous avons constateacute que la concentration du BM de concentration 10 mg L-1
srsquoest deacutegradeacutee
rapidement et complegravetement avec un temps de deacutecoloration (td) de 8 min tandis que celle de
40 mg L-1
est plus lente avec un td de 14 min Donc plus la solution est concentreacutee plus le
temps de deacutegradation est important
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La cineacutetique de deacutecoloration du colorant BM de concentrations respectives de 10 et
40 mg L-1
obeacuteit agrave la loi cineacutetique de pseudo premier
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM
Solution kapp
BM = 10 mg L-1
028
BM = 40 mg L-1
010
La deacutetermination de la constante apparente de vitesse montre eacutegalement que cette derniegravere
varie en fonction de la concentration en BM En effet la valeur de kapp est deux fois plus
supeacuterieure pour une concentration en BM de 10 mg L-1
que pour celle de 40 mg L-1
3- Etude spectrophotomeacutetrique UVVisible du bleu de meacutethylegravene
Figure 16 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel
Une solution du bleu de meacutethylegravene de concentration 40 mg L-1
est soumise agrave un traitement par
proceacutedeacute Fenton en utilisant 6 mg L-1
de H2O2 et le fer industriel agrave une concentration de 134
mg L-1
Des preacutelegravevements ont eacuteteacute effectueacutes agrave des intervalles reacuteguliers de temps afin de suivre
lrsquoeacutevolution de la deacutegradation par Spectrophotomeacutetrie Lrsquoanalyse spectromeacutetrique des
eacutechantillons est effectueacutee par un balayage du spectre UV-Visible entre 200 et 800 nm (figure
18)
Nous remarquons que plus le temps de traitement est important plus le pic drsquoabsorbance dans
le visible agrave 661 diminue drsquointensiteacute pour srsquoannuler complegravetement agrave partir du 30 min Par
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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contre le pic dans le domaine UV agrave 291 il diminue certes drsquointensiteacute mais ne srsquoannule pas
mecircme apregraves 45 min de traitement
Ce reacutesultat nous permet de conclure que le proceacutedeacute Fenton permet une deacutegradation partielle
de la moleacutecule du BM au bout de notre temps de reacuteaction Drsquoapregraves Cao et al (1999) les pics
appartenant aux domaine drsquoUV entre 200 et 260 sont relatives au cycle benzegravene mono ou
poly substitueacute Ceci revient agrave dire que la deacutegradation du BM passe par deux eacutetapes
Deacutegradation du groupement fonctionnel de la moleacutecule du BM (λ = 661 nm) crsquoest agrave
dire que la rupture de lrsquoheacuteteacuterocycle central entraine la perte des conjugaisons des deux
lateacuteraux ce qui explique la deacutecoloration plus ou moins rapide de la solution
La deacutegradation des cycles benzegravene persistant en solution est beaucoup plus lente
puisque lrsquointensiteacute de ce pic (λ = 291 nm) diminue mais ne srsquoannule pas alors que la
solution est claire On peut dire eacutegalement que cette deacutegradation des cycles benzegravene
persistants est due au temps de reacuteaction trop court
4- Effet de la concentration du H2O2
a) En Absence de Fer
En utilisant deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
nous
avons varieacute les concentrations du H2O2 de 1 agrave 6 mg L-1
en absence du fer agrave un pH = 3 et agrave
tempeacuterature ambiante Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacutes sur la figure ci-dessous
Figure 19 Deacutegradation du BM par H2O2 seul
Quel que soit la concentration du BM 10 mg L-1
ou 40 mg L-1
lrsquoeffet du H2O2 sur la
deacutegradation du colorant est pratiquement nulle En effet apregraves un temps arbitraire de 20 min
de traitement on remarque un taux drsquoabattement de 17 pour la concentration en BM de 10
mg L-1
alors qursquoil est nul pour une concentration initiale de 40 mg L-1
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Il est donc clair que le pouvoir oxydant du H2O2 nrsquoest pas assez suffisant pour pouvoir
deacutegrader le BM En effet le H2O2 agrave un pouvoir oxydant de Edeg = 176 VENH par contre
celui drsquoOHbull est de 28 VENH
La mecircme conclusion a eacuteteacute observeacute par Naima (2008) sur lrsquoutilisation du H2O2 seul dans le
traitement des huiles drsquoolive (margines) Le reacutesultat a donneacute que le H2O2 seul pour des valeurs
de concentrations 3 et 20 g L-1
ne peut eacuteliminer totalement la margine de lrsquoeffluents drsquohuilerie
drsquoolive de concentration initiale de 1 g L-1
la moyenne de taux drsquoabattement obtenue ne
deacutepasse pas la valeur de 32 Yameogo (2013) a remarqueacute eacutegalement que lrsquoutilisation du
H2O2 seul nrsquoa eu aucune influence sur la deacutegradation de lrsquoamarante par proceacutedeacute photo-fenton
et heacuteteacuterogegravene avec charbon actif la concentration nrsquoa pas varieacute tout au long du traitement
b) En preacutesence du Fer
Lrsquoefficaciteacute du traitement est donc tributaire de lrsquoexistence de deux entiteacutes H2O2 et Fe2+
En
effet Bach et al (2010) ont utiliseacute le Fe2+
pour traiter lrsquoeau industrielle ils ont trouveacute que le
fer a permis de mineacuteraliser 95 drsquoeacutethylegravene-glycol et 85 de pheacutenol dans une eau industrielle
par proceacutedeacute Fenton Marciel et al (2004) ont remarqueacute que lrsquoapport de sulfate ferreux a
ameacutelioreacute la reacuteduction du COT de 45 agrave 55 lors drsquoune eacutetude drsquooxydation drsquoune solution
pheacutenolique par le proceacutedeacute photo-fenton
Pour la suite Nous avons maintenu la mecircme variation des concentrations en H2O2 (de 1 agrave 6
mg L-1
) mais en additionnant le fer industriel (sulfate ferreux) avec une concentration de 134
mg L-1
pour deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
agrave
tempeacuterature ambiante et agrave un pH eacutegale agrave 3 Ceci revient qursquoen solution le rapport R =
varie de 075 15 25 5 (Figure 20)
Figure 17 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
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Quel que soit la concentration initiale en BM ou en H2O2 lrsquoaddition du fer a entraineacute
lrsquoapparition de la deacutegradation graduelle de la coloration
Plus la concentration en H2O2 est importante plus la vitesse de deacutegradation augmente
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
[BM] mg L-1
10 40
Variation de H2O2 Rendement () Rendement ()
1 6730 5508
2 8522 7029
3 9769 9632
6 9954 9860
La figure 20 montre que taux de deacutecoloration en preacutesence du catalyseur devient plus
important avec lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 Il passe apregraves 60 min de
traitement de 6730 pour une concentration en H2O2 de 1 mg L-1
agrave 9954 pour celle de 6
mg L-1
Ceci est parfaitement preacutevisible puisque lrsquoexistence de lrsquoHydroxyde radicalaire principale
responsable de la deacutegradation est tributaire de la concentration initial en H2O2 (Eq2 sect 11)
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence de
la variation du H2O2
[BM] = 10 mg L-1
[BM] = 40 mg L-1
Ordre de la
reacuteaction k k
075 00036 00005 Ordre 2
15 00092 00007
25 0067 0065 Ordre 1
5 02879 0103
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Nous remarquons que lorsque la concentration en H2O2 augmente lrsquoordre partiel de la reacuteaction
change En effet pour des concentrations en H2O2 lt 3 mg L-1
la reacuteaction de deacutegradation est de
lrsquoordre 2 alors que pour des concentrations plus eacuteleveacutees elle est drsquoordre 1
Nadjette (2009) a montreacute que la deacutegradation du Meacutethyle Orange en preacutesence de dioxyde de
titane (TiO2) suit une cineacutetique drsquoordre 1 Redha (2011) a trouveacute eacutegalement lrsquoordre partiel de
la reacuteaction est eacutegal agrave 1 lors de son eacutetude sur le traitement du Rouge drsquoalizarine S et lrsquoOrange
G par proceacutedeacute drsquooxydation avanceacutee (POA)
Bennani et al (2010) ont eacutelimineacute le bleu de meacutethylegravene en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi
(Maroc) Les reacutesultats ont montreacute que le pseudo-second ordre peut deacutecrire le comportement
cineacutetique de lrsquoadsorption du bleu de meacutethylegravene sur lrsquoargile brute et celle purifieacutee Des reacutesultats
similaires ont eacuteteacute observeacutes Gurses et al (2006) et Tsai et al (2007)
Les valeurs de kapp obtenus pour une solution de concentration initiale en BM de 10 mg L-1
sont supeacuterieures agrave celles obtenues pour la solution de 40 mg L-1
et ce lagrave quel que soit lrsquoordre
de la reacuteaction ou la concentration en H2O2 en solution Ces valeurs augmentent avec
lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 et passe de 36 10-3
agrave 02879 et de 05 10-3
agrave 0103
pour une les solutions en BM de 10 et 40 mg L-1
respectivement
5- Effet de la concentration en fer
Pour la suite nous eacutetudierons lrsquoeffet de la concentration en Fer sur lrsquoefficaciteacute du traitement
du BM pour deux solutions de concentration 10 et 40 mg L-1
en BM Les essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes en maintenant constante la concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
et en faisant varieacute la
concentration en Fe2+
de 02 agrave 134 mg L-1
correspondant agrave une variation du rapport R =
de 5 agrave 30
Figure 18 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM
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En absence de fer aucune baisse dans la concentration en BM nrsquoest observeacutee Pourtant degraves
lrsquoajout drsquoune faible concentration (02 mg L-1
) entraine une diminution progressive de la
couleur au cours du temps Il est eacutegalement observeacute que quel que soit la concentration initiale
en BM le temps de deacutegradation (td) du colorant est inversement proportionnel agrave la
concentration en Fe2+
en solution En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
td
passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 alors que pour une concentration
de 40 mg L-1
il passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig22)
Figure 19 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer industriel
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction du rapport R
[BM] = 10 mg L
-1 [BM] = 40 mg L
-1
kapp kapp
OR
DR
E
1
par
rapport
agrave B
M 30 00027 00125
15 00061 00321
10 0026 00496
5 02879 0103
Nous remarquons que lrsquoeffet de lrsquoaugmentation de la concentration en Fe2+
en solution sur la
cineacutetique de deacutegradation du BM est beaucoup plus important pour des faibles concentrations
(10 mg L-1
) que pour les fortes concentrations (40 mg L-1
) En effet pour une variation de R de
30 agrave 10 kapp eacutevolue de 27 10-4
min agrave 26 10-2
min soit un facteur 100 pour une concentration
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en BM de 10 mg L-1
alors qursquoelle eacutevolue de 00125 agrave 005 soit un facteur 4 pour une
concentration en BM de 40 mg L-1
Drsquoapregraves ces reacutesultats on peut conclure drsquoune faccedilon geacuteneacuterale que la preacutesence drsquoune forte
concentration du catalyseur favorise la formation des radicaux OHbull principaux responsable de
la deacutegradation du BM Pourtant il a eacuteteacute montreacute dans plusieurs eacutetudes (Brillas et al 2004
Diagne 2006 Oturan et al 1999) que le Fe2+
ajouteacute agrave forte dose entraine une perte du
rendement du proceacutedeacute puisque le Fe2+
en plus de son rocircle de catalyseur peut jouer un rocircle de
destructeur crsquoest-agrave-dire qursquoil piegravege les OHbull produits
Lrsquoeacutelimination des polluants reacutefractaires est donc tributaire de la preacutesence des ions meacutetallique
sauf qursquoil neacutecessite un apport important en Fe2+
ce qui entraine un coucirct (Bouafia 2010)
Crsquoest pour cette raison que nous avons opteacute pour lrsquoutilisation de la lateacuterite en faisant une
attaque acide afin drsquoextraire le fer pour traiter le BM
II- UTILISATION DE LATERITE
Les eacutechantillons de la lateacuterite choisie se preacutesentent tous sous forme de poudres de couleur
ocre Lrsquoapplication drsquoun proceacutedeacute qui neacutecessite des quantiteacutes preacutecis de fer est un peu difficile
pour un pays dont le taux drsquoalphabeacutetisation est seulement de 218 et un seuil de pauvreteacute
(PIB par habitant est eacutegal agrave 1500 $) En effet lrsquoajout drsquoune forte concentration du catalyseur
dans la solution agrave traiter peut diminuer lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute Fenton Lrsquoanalyse DRX a
montreacute que la lateacuterite existante au Burkina-Faso est riche en fer En effet pour la reacutegion de
Dano le pourcentage en fer atteint 44 en masse alors que pour Koubri il est de 31
La premiegravere question auquel on srsquoeacutetait poseacute est si le fer eacutetait facilement ex tractable ou bien il
neacutecessite une mineacuteralisation preacutealable
1- Effet des lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
La figure ci-dessous montre lrsquoallure de lrsquoeffet de lit de lateacuterite de Dano drsquoune part et celui de
Koubri drsquoautre avec ajustement de pH dans une solution du BM de concentration 40 mg L-1
en maintenant ma concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
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Figure 20 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
Nous observons que la solution du BM en contact avec le lit de Dano se deacutegrade plus vite que
celle en contact avec le lit de lateacuterite de Koubri Cela est ducirc au fait que la lateacuterite de Dano
libegravere plus facilement sa phase ferrique par rapport agrave celle de Koubri
2- Effet de lrsquoacide sur la lateacuterite (Dano et Koubri)
Dans ce cadre nous avons compareacute lrsquoeffet drsquoun lit de lateacuterite (ajustement du pH) et une lateacuterite
attaqueacutee avec du H2SO4 sur une solution du BM agrave 40 mg L-1
La concentration en H2O2 eacutetant
maintenue agrave 6 mg L-1
(figure 24)
Figure 21 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri
La figure 24 montre que la quantiteacute de colorant deacutegradeacutee deacutecroit plus rapidement dans le cas
de lrsquoattaque acide Ce comportement est ducirc qursquoelle libegravere plus de Fe2+
en solution Le Fe2+
en
contact avec le H2O2 forme les radicaux hydroxyles (OHbull) pour le traitement des polluants
organiques par le proceacutedeacute Fenton
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
[BM] mg
L-1
Dano Koubri
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Rendement
()
4394 9991 364 9685
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Le taux drsquoabattement du BM par lrsquoattaque acide sur la lateacuterite de Dano est de 9991 apregraves
un temps de manipulation de 5 heures alors que celui du lit de lateacuterite (ajustement du pH) est
de 4394 pour le mecircme intervalle de temps
Cette diffeacuterence de rendement entre les lits de deux lateacuterites (Dano 4394 et Koubri
364) est due que la lateacuterite de Dano libegravere plus facilement sa phase ferrique que celle de
Koubri Etant donneacute que les phases ferriques sont les mecircmes pour les deux lateacuterites on
pourrait conclure que la diffeacuterence provient aussi du fait que la lateacuterite de Dano est beaucoup
plus riche en fer Ce qui facilite son extraction et que pour Koubri la phase Anastase en TiO2
pourrait gecircner son extraction
3- Effet de trois types drsquoacides sur la deacutegradation du BM (lateacuterite de Dano et
Koubri)
Nous avons compareacute lrsquoefficaciteacute de 3 acides (sulfurique laquoH2SO4raquo chlorhydrique laquoHCl raquo et
nitrique laquoHNO3raquo) pour lrsquoextraction du fer des lateacuterites La concentration de la solution du
BM utiliseacutee est de 40 mg L-1
la concentration en H2O2 est toujours maintenue agrave 6 mg L-1
Figure 22 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri
La figure 25 montre que la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est la plus efficace pour la
deacutecoloration de la solution En effet Pour la lateacuterite de Dano le td est de 40 mn pour le H2SO4
et drsquoune heure (1h) et 1h30 pour le HNO3 et le HCl respectivement Pour celle de Koubri le
td de la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est drsquoune heure (1h) tandis que pour des deux autres
acides HCl et HNO3 les td sont respectivement de deux (2h) et quatre heure (4h)
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri
[BM] mg L-1
Dano Koubri
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Rendement () 9991 9890 9797 9685 9593 9223
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On peut deacuteduire que lrsquoefficaciteacute de lrsquoattaque acide par le H2SO4 utiliseacute pour extraire le fer de
la lateacuterite est due au caractegravere diacide (H2SO4)
4- Etude cineacutetique de deacutecoloration par lrsquoattaque acide (Dano et Koubri)
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig26)
Figure 23 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer extrait de la lateacuterite
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction des attaques acides (Dano et Koubri)
Attaque acide Dano Koubri
kapp
OR
DR
E 1 par
rapport
agrave B
M
HCl 00127 00094
HNO3 00131 00096
H2SO4 00142 00194
Nous remarquons que lrsquoutilisation de la lateacuterite de Dano ne change pas lrsquoordre apparent de la
vitesse de deacutegradation qui reste eacutegale 1 La valeur de kapp varie de 127 10-2
min-1
pour HCl et
142 10-2
min pour H2SO4 ce qui confirme bien le reacutesultat obtenu pour la figure 19
Pour la lateacuterite de Koubri la valeur de kapp varie de 910-3
min-1
pour HCl et 194 10-2
min-1
pour H2SO4
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page 36
5- Etude comparative entre le traitement du BM en utilisant le rapport R et le fer
de la lateacuterite (Dano et Koubri)
Sur la figure 27 nous avons superposeacute les reacutesultats obtenus pour la deacutegradation drsquoune solution
de 40 mg L-1
du BM en preacutesence de 6 mg L-1
de H2O2 avec lrsquoajout de Fer extrait de la lateacuterite
de Dano et Koubri drsquoune part et le fer industriel drsquoautre part
Figure 24 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel
Il est montreacute que le taux de deacutegradation obtenu est perceptiblement le mecircme seule reste un
handicap le temps de traitement 20 min pour le fer industriel 40 min pour le fer extrait de la
lateacuterite de Dano et 1h pour celui de Koubri
Le traitement par la lateacuterite de Dano est efficace et preacutesente donc un avantage certains
puisqursquoil permet de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du BM par rapport agrave celui par la lateacuterite de
Koubri qui deacutegrade seulement que 9796
Beaucoup drsquoeacutetudes ont eacuteteacute faites sur lrsquoeacutelimination du bleu de meacutethylegravene En utilisant le
charbon actif commercial CECA40 de granulomeacutetrie infeacuterieure agrave 125 μm Houas et al (1999)
ont eacutelimineacute 93 du BM dans lrsquoeau pour un temps de contact de 5heures Kumar and
Tamilarasan (2013) ont utiliseacute 01g de charbon actif agrave base des graines drsquoacacia pour eacuteliminer
9312 de BM Bennani et al (2010) ont eacutetudieacute lrsquoadsorption BM sur lrsquoargile brute et
purifieacutee Ils ont montreacute que le processus drsquoadsorption est tregraves rapide et que 95 de la quantiteacute
adsorbeacutee est atteinte pendant les dix premiegraveres minutes Talidi (2006) a utiliseacute la pyrophyllite
(argile) il a montreacute que lrsquoadsorption du BM est de lrsquoordre de 7845 6658 et 5471
respectivement pour les concentrations initiales de 75 225 et 374ppm Sassi and Bennour
(2011) ont utiliseacute le traitement biologique par Biosorption du BM par Pseudomonas
Aeruginosa isoleacute agrave partir drsquoune boue de laiterie a montreacute un taux drsquoeacutelimination du BM variant
de 45 agrave 55 aux valeurs de pH = 7 et 8
Nous pouvons dire que le traitement par la lateacuterite a permis de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du
BM par rapport aux eacutetudes faites en utilisant drsquoautres mateacuteriaux et que la lateacuterite recouvre
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 100 200 300
[BM
] mg
Lˉˡ
temps de traitement (mn)
Attaque acide
(Dano)
Attaque acide
(Koubri)
Fer industriel
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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33 du continent mondial ce qui pourrait rendre son utilisation moins chegravere par rapport aux
autres traitements (Fer industriel Charbon actifhellip) puis qursquoon nrsquoa pas fait une eacutetude
eacuteconomique pour voir son cout
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CONCLUSION
Ce travail qui a porteacute sur la deacutegradation du colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute
Fenton en comparant les performances obtenues entre lrsquoutilisation du fer industriel (Fenton
classique) et le fer extrait de la lateacuterite ont montreacute que
Pour lrsquoutilisation du fer industriel la deacutegradation du BM est obtenue agrave une valeur de 3 pour
une variation du rapport des concentrations R de 15 agrave 5 et que lrsquoutilisation du peroxyde (H2O2)
seul ne peut pas deacutegrader le BM car son pouvoir oxydant nrsquoest pas assez suffisant pour
pouvoir deacutegrader le colorant Lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute est donc intimement lieacutee agrave lrsquoexistence de
deux reacuteactifs En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
le temps de deacutecoloration
(td) passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 et pour celle de 40 mg L-1
il
passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R Le traitement du BM par proceacutedeacute
fenton est donc tributaire de lrsquoutilisation de Fe2+
Afin de minimiser le coucirct du traitement et surtout voir lrsquoefficaciteacute du traitement en utilisant la
lateacuterite nous avons essayeacute de remplacer le fer industriel par le fer extrait de la lateacuterite
provenant de deux reacutegions du Burkina-Faso Dano et Koubri
Les reacutesultats obtenus par lrsquoutilisation du fer de la lateacuterite sont inteacuteressants pour des eacutetudes sur
drsquoautres colorants En effet le lit de lateacuterite avec ajustement du pH a permis une deacutegradation du
colorant de 44 pour un temps de traitement de 5h tandis que le traitement par lrsquoattaque acide
lui a deacutegradeacute le BM de pregraves que 100 En effet les taux drsquoabattements pour lrsquoattaque acide de
la lateacuterite de Dano et de Koubri sont respectivement de 99 au bout de 40 min et de 97 pour
une manipulation drsquoenviron 1 h
Cette eacutetude sur la deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en utilisation le fer de la lateacuterite
nous a permis de montrer qursquoil est possible de simplifier de point de vue utilisation et coucirct le
proceacutedeacute Fenton pour les colorants syntheacutetiques drsquoeffluents industriel
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page 39
PERSPECTIVES
En perspectives il serait inteacuteressant
De faire une eacutetude approfondi pour voir le cout du traitement du proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite
Essayer de traiter drsquoautres familles de colorants en utilisant la lateacuterite attaqueacutee par
lrsquoacide pour voir lrsquoefficaciteacute du systegraveme
Appliquer le traitement sur des effluents textiles reacuteels
Imaginer un systegraveme de traitement agrave grand eacutechelle
Essayer le traitement sur drsquoautres polluants reacutecalcitrant PCB pheacutenol pesticides
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE
Adnosinda M Martins M Nelson LJD Queiroz M (2003) Comparative studies of
fungal degradation of single or mixed bioaccessible reactive azo dyes Chemosphere
Vol 52 Page 973
Anselme C Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New-York Mc Graw
Hill Mallevialle Page 1087
Bach A Zach-Maor A Semiat R (2010) Characterization of iron oxide nanocatalyst in
mineralization processes Elsevier pp 6 Page 6
Barbeni M Minero C Pelizzetti E (1987) Chemical degradation of chlorophenols with
Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 16 Page 2237
Barclay S Buckley C (2000) Waste minimization guide for the textile industry University
of Durban South Africa Water Research Commission 1 Page 8
Barka N (2008) Lrsquoeacutelimination des colorants de synthegravese par adsorption sur un phosphate
naturel et par degradation photo catalytique sur TiO2 supporte (Thegravese doctorat Ndeg65)
Universiteacute Ibn Zohr UFR Physico-chimie des Mateacuteriaux agrave Caractegraveres Appliqueacutes Page
149
Benitez FJ Acero JL Real FJ (2001) The role of hydroxyl radical for the decomposition
of p-hydroxyl phenylacateic acid in aqueous solution Wat Res Vol 35 5 Page1343
Bennani Karim A Mounir B Hachkar M Bakasse M Yaacoubi A (2010) Elimination
du colorant basique ldquoBleu de meacutethylegravenerdquo en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi Erudit
_Journal of Water Science Vol 23 ndeg4 Page 388
Bouafia S (2010) Deacutegradation des colorants textiles par procegravedes drsquooxydation avanceacutee baseacutee
sur la reacuteaction de Fenton (Thegravese doctorat) Paris-Est et Saad Dahlab Paris Page160
Brillas E Boye B Sires I Garrido J Rodriguez R Arias C Cabot P-L (2004)
Electrochemical destruction of chlorophenoxy herbicides by anodic oxidation and
electro-fenton using a boron-bored diamond Electrochim Acta Vol49 Page 4496
Calobro V Pantano G Kang R Molinari R Drioli E (1990) Experimentation study on
integrated membrane processes in treatment of solution simulating textile effluents
Energy and analysis Vol 78 ndeg 2 Page 277
Cao J Wei L Huang Q Han S (1999) Reducing degradation of azo bye zero-valent iron
in aqueous solution Chemosphere Vol38 Page 571
De Heredia JB Torregrosa J Dominguez JR Peres JA (2001) Kinetic model for
phenolic compound oxidation by Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 45 Page90
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 41 -
Derradji C (2012) Traitement des eaux industrielles degradation des colorants azoiumlques par
un procegravede inteacutegreacute couplant un procegravede drsquooxydation avanceacutee et un traitement biologique
(Thegravese doctorat) Universiteacute Ferhat Abbas Page187
Diagne M (2006) Etude de degradation par oxydation avanceacutee eacutelectrochimique et
photochimique de pesticides organophosphoreacutes application a la degradation du
parathion meacutethyle et de lrsquoacephate en milieu aqueux (Thegravese doctorat) Universiteacute de
Marne-La valleacutee Page200
Ghosh D Bhattacharyya KG (2002) Adsorption of methylene blue on kaolinite Appl clay
Sci Vol20 Page 300
Goel RK Flora JRV Ferry J (2003) Mechanisms for naphthalene removal during
electrolytic aeration Wat Res V 37 Page 901
Gurses A Dogar Ccedil Yalcin M Accedilikyildiz M Bayrak R Karaca S (2006) The
adsorption kinetics of the cationic dye methylene blue onto clay J Hazard MatB Vol
131 Page 228
Haber F Weiss J (1934) The catalytic decomposition of hydrogen peroxide by iron salts
Pro Roy Soc A Vol147 Page 351
Hamada K Nishizawa M Yoshida D Mitsuishi M (1998) Degradation of an azo dye by
sodium hypochlorite in aqueous surfactant solution Dyes and pigments Vol 36 Page
322
Hayet B (2011) Elimination du 4-chlorophenols par POA (Thegravese doctorat) University Abou
Barh Belkaid Alger Page 164
Hsing HJ Chiang PC Chang EE Chen MY (2007) The decolorization and
mineralization of acid orange 6 azo in aqueous solution by advanced oxidation
processes A comparative study J Hazard Matter Page 16
Jaussaud P (1993) Histoire des colorants naturels Page 3
Kumar M Tamilarasan R (2013) Modeling studies for the removal of methylene blue from
aqueous solution using acacia fumosa seed shell activated carbon Elsevier Page 1116
Kuo CY Lo SL (1999) Oxidation of aqueous chlorobiphenols with photo-Fenton process
Chemosphere Vol 38page2051
Kuo W (1992) Decolorizing dye wastewater with Fentonrsquos reagent Vol 26 Ndeg 7 Page 886
Li ZM Shea PJ Comfort SD (1997) Fenton oxidation of 2 4 6-trinitrotoluene in
contaminated soil slurries Envir Eng Sci Vol 14 Page 56
Lopez C Valade AG Combourieu B Mielgo I Bouchon B Lema JM (2004)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 42 -
Mechanism of enzymatic degradation of the azo dye orange ii determined by exist 1h
nuclear magnetic resonance and electrospray ionization-ion trap mass spectrometry
Biochem Vol 335 Page 149
Mansour HB Boughzala O Dridi D Barillier D Chekir-Ghedira L Mosrati R (2010)
Les colorants textiles sources de Contamination de lrsquoeau Criblage de la toxiciteacute et des
meacutethodes de traitement Erudit Vol 24 ndeg 3 Page 238
Marciel R Santrsquoanna JGL Dezotti M (2004) Phenol removal from high salinity effluents
using Fentonrsquos reagent and photo-fenton reactions Chemosphere Vol57 Page 719
Martinez-Huitle CA Ferro S (2006) Electrochemical oxidation of organic polluants for the
wastewater treatment direct and indirect processes Chem Soc Rev Vol 35 Page
1340
Meink F Stoof H Kohrschuter H (1997) Les eaux reacutesiduaires individuelles Masson 2egraveme
eacutedition
Nadjette (2009) Deacutegradation photo catalytique de polluants organiques (Meacutethyle orange
pentachlorophenol et acide benzoiumlque) en preacutesence du dioxyde de titane nanocristallin
eacutelaboreacute par la meacutethode sol-gel (Thegravese doctorat) Badji Mokhtar-Annaba University
Page101
Naima S (2008) Traitement des effluents des huileries drsquoolive par oxydation au H2O2 (Thegravese
doctorat) Universiteacute MrsquoHamed Bougara-Boumerdes Laboratoire de Recherche
Technologie Alimentaire (LRTA) Page 154
Neyens E Baeyens J Weemaes M De Heyder B (2003) Pilot-scale peroxidation (H2O2)
of sewage sludge J Hazard MatB Page 106
Oturan M Aaron J Oturan N Pinson J (1999) Degradation of chlorophenoxyacid
herbicide in aqueous media using a nevol electrochemical method Pestic Sci Vol55
Page 562
Ounissa K (1996) Biodeacutegradabiliteacute adsorption et eacutechange ionique de quelques colorants
cationiques preacutesents dans les effluents liquides de la teinturerie de lrsquouniteacute Couvertex
drsquoAinDjasser (Thegravese doctorat) University Mentouri Constantine Page 103
Pagga U Brown D (1986) The degradation of dyestuffs part II Behaviour of dyestuffs in
aerobic biodegradation tests Chemosphere 15 4 Page 491
Parsons S (2004) Advanced oxidation processes for water and wastewater treatment Iwa
Alliance House Londres Page 356
Raghavacharya C (1997) Color removal from industrial effluents - A comparative review of
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 43 -
available technologies Chem Eng World Vol 32 Page 54
Redha MD (2011) Traitement de colorants azoiumlque et anthroquinoniques par procegravedes
drsquooxydation avanceacutees (POA) (Thegravese doctorat) Universiteacute de Sciences et Tchnologies de
Lille 1 Universiteacute Abdelhamid IBN Badis de Mostaganem Page 202
Spadaro JT Isabelle L Renganathan V (1994) Hydroxyl radical mediated degradation of
azo dyes Evidence for benzene generation Envir Sci Techn Vol 26 Page 1389
Suty H De Traversay C Coste M (2003) Application of advanced oxidation processes
Present and future Page 8
Tang W Huang CP (1996) 2 4-dichlorophenol oxidation kinetics by Fentonrsquos reagent
Environ Scie Techn Vol17 Page 1378
Tang WZ Tassos S (1997) Oxidation kinetics and mechanisms of trihalomethanes by
Fentonrsquos reagent Wat Res Vol 31 Ndeg 5 Page 1125
Taylor J Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New - York Mc Graw-
Hill Vol 9 Page 9
Tsai W Hsu H Su TY Lin KY Minglin C Dai T (2007) The adsorption of cationic
dye from aqueous solution onto acid-activated andesite J Hazard Matter Vol147
Page 1062
Van der Bruggen B Lejon l Vandecasteele C (2003) Reuse treatment and discharge of the
concentration of pressure-driven membrane processes Environ Scie Techn Vol 37 ndeg
37 Page 3738
Vendevivere PC Bianchi R Verstraete W Y (1998) Treatment and creuse from the textile
wet-processing industry Review of emerging technologies J Chem Techn Biotechn
Vol72 Page 302
Watts RJ Jones AP Chen P-H Kenny A (1997) Mineral-catalyzed Fenton-like
oxidation of sorbed chlorobenzenes Water Environment Research 69 Page 275
Wu CH Chang CL (2006) Decolorization of reactive red 2 by advanced processes
comparative studies of homogeneous and heterogeneous systems J Hazard Matter
Page 272
Yameogo DDS (2013) Deacutegradation de lrsquoamarante par procegravede photo-Fenton homogegravene et
heacuteteacuterogegravene avec charbon actif(CA) (Rapport de stage) Page 30 2IE
Yoshida M Lee BD Hosomi M (2000) Decomposition of aqueous tetrachloroethylene by
Fenton oxidation treatment Water Sci Technol Vol 42 Page 208
Zaviska F Drogui P Mercier G Blais J-F (2009) Proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee dans le
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 44 -
traitement des eaux et des effluents industriels Application agrave la deacutegradation des
polluants reacutefractaires Erudit Vol 22 ndeg 4 Page 564
Zawlotzki Guivarch E (2004) Traitement des polluants organiques en milieux aqueux par
procegravede eacutelectrochimique drsquooxydation avanceacutee ldquoElectro-Fentonrdquo Application a la
mineacuteralisation des colorants syntheacutetiques (Thegravese doctorat) Universiteacute de Marne-La
valleacutee Page 205
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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LISTE DES FIGURES
Figure 1 Bleu de meacutethylegravene et sa structure chimique 6
Figure 2 Forme incolore du bleu de meacutethylegravene 6
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA) 9
Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI) 13
Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM 15
Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano 17
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri 17
Figure 10 Lit de lateacuterite 21
Figure 11 Attaque acide de la lateacuterite 21
Figure 12 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel 21
Figure 13 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite 22
Figure 14 Reacuteaction de pseudo ordre 1 23
Figure 15 Reacuteaction de pseudo ordre 2 23
Figure 16 Effet du pH 24
Figure 17Effet de la concentration du BM 25
Figure 18 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel 26
Figure 20 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2 28
Figure 21 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM 30
Figure 22 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le fer
industriel 31
Figure 23 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri) 33
Figure 24 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri 33
Figure 25 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri 34
Figure 26 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le fer
extrait de la lateacuterite 35
Figure 27 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel 36
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique 10
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes 14
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 16
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
17
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene 19
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm) 20
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t =
20 min) 24
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM 25
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM 26
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2 29
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence
de la variation du H2O2 29
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du
BM en fonction du rapport R 31
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite 33
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri 34
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du
BM en fonction des attaques acides (Dano et Koubri) 35
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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LISTE DES ABREVIATIONS
A Absorbance de la lumiegravere (nm)
BM Bleu de meacutethylegravene
C Concentration massique ou molaire en soluteacute (mg L-1
ou Mmol L-1
)
C0 Concentration initiale du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
CA Code Article
CCI Chambre de Commerce et drsquoIndustrie
DBO Demande Biologique en Oxygegravene
DCO Demande Chimique en Oxygegravene
ENH Electrode Normal agrave Hydrogegravene
e- Electron
Fe2+
Fer ferreux
Fe3+
Fer ferrique
H2O2 peroxyde drsquohydrogegravene
H2SO4 Acide sulfurique
HCl Acide chlorhydrique
HNO3 Acide nitrique
I Intensiteacute lumineuse traverseacutee
I0 Intensiteacute initiale lumineuse
kapp constante de vitesse apparente
LEDES Laboratoire Eau Deacutepollution Ecosystegraveme et Santeacute
mL Milli litre
min Minute
nm Nanomegravetre
MΩ Meacutega ohm
OHbull Radicaux hydroxyles
POA Proceacutedeacute drsquoOxydation Avanceacutee
V Vitesse cineacutetique de deacutegradation
UV Ultra-violet
microScm Micro-siemens par cm
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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λ Longueur drsquoonde (nm)
α Ordre partiel
τ Rendement ou taux de deacutegradation ()
td Temps de deacutecoloration (min)
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INTRODUCTION GENERALE
Quel que soit le deacuteveloppement de la socieacuteteacute lrsquoeau reste un facteur primordial dans toutes les
couches socio-eacuteconomiques Malheureusement lrsquoeau douce disponible pour les humains et
aussi pour le reste de lrsquoeacutecosystegraveme repreacutesente moins de 1 du volume total drsquoeau sur terre et
la qualiteacute de la partie disponible et potentiellement utilisable par lrsquohomme nrsquoest que de 01
et nrsquoa cesseacute de se deacutegrader et parfois dlsquoune maniegravere irreacuteversible Selon lrsquoONG Water Aiumld 34
millions de personnes au Burkina-Faso nrsquoont pas accegraves agrave lrsquoeau potable
Lrsquoindustrie du textile est lrsquoune des industries la plus consommatrice drsquoeau (par exemple pour
teindre quelques 30 milliards de kilo de tissusan il faut consommer 4 milliards de tonnes
drsquoeauan) et geacutenegravere des rejets constitueacutes de moleacutecules organiques reacutecalcitrantes preacutesentant
geacuteneacuteralement des problegravemes de couleur de concentrations eacuteleveacutees de DBO de DCO de
matiegraveres en suspension ainsi que de toxiciteacute et de conductiviteacute eacuteleveacutees Selon la Banque
mondiale lrsquoindustrie textile est responsable de 17 agrave 20 de la pollution de leau dans le
monde En 2009 les colorants syntheacutetiques ont presque complegravetement supplanteacutes les
colorants naturels La production mondiale des colorants est estimeacutee agrave plus de 800000
tonnesan (Mansour et al 2010) Drsquoapregraves la Chambre de Commerce et drsquoIndustrie du Burkina
(CCI) la quantiteacute de colorants importeacutee au Burkina-Faso est de 79 tonnes en 2012
Ces colorants dans lrsquoensemble sont toxiques de par leur composition et leurs modes
drsquoutilisation Ils sont susceptibles drsquoinduire chez lrsquoHomme des dermatoses voire des cancers
de la peau tant pour les personnes travaillant agrave la teinture des fibres textiles que via la
transpiration pour les personnes portant les vecirctements De plus les effluents non traiteacutes de ces
colorants sont responsable apregraves rejets de la deacutegradation de lrsquoenvironnement (des eaux de
surface et souterraines des sols voire de la veacutegeacutetation) Pour remeacutedier agrave tous ces impacts
neacutegatifs un traitement par deacutecoloration de ces effluents srsquoimpose avant tout rejet dans
lrsquoenvironnement
La deacutecoloration des rejets de lrsquoindustrie textile est souvent difficile car les colorants
organiques ne sont pas deacutegradeacutes par voies conventionnels En effet ces produits sont stables
aux agents oxydants aux rayonnements et reacutesistent fortement agrave la digestion aeacuterobie Pour cela
plusieurs types de traitement ont eacuteteacute deacuteveloppeacutes et testeacutes notamment lrsquoosmose inverse la
preacutecipitationcoagulation des matiegraveres colorantes lrsquoadsorption sur charbon actif la filtration
membranaire (Barclay and Buckley2000) Cependant ces proceacutedeacutes classiques de traitement
ne reacutepondent pas agrave cette attente car ils sont pour la plupart non destructifs et tregraves couteux
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Pour reacutepondre agrave cette faille de nouveaux proceacutedeacutes ont eacuteteacute deacuteveloppeacutes dont les proceacutedeacutes
drsquooxydation avanceacute (POA) qui sont des proceacutedeacutes de traitement oxydatif subdiviseacutes en quatre
groupes(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon
puisse utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et son
potentiel normal drsquooxydoreacuteduction est de 28VENH (Parsons 2004)
Le proceacutedeacute fenton un des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee est une technologie eacuteprouveacutee et
efficace pour la destruction drsquoun grand nombre de polluant organique Cette technique
consiste agrave initier des reacuteactions de deacutecomposition du peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) par des
sels meacutetalliques en vue de geacuteneacuterer des espegraveces radicalaires (OHbull HO2
bull etc) tregraves reacuteactives
Son inconveacutenient majeur est qursquoil neacutecessite une grande quantiteacute de produits chimiques en
phase homogegravene tels que le fer (Fe2+
) qui geacutenegravere un cout suppleacutementaire et conduit agrave la
geacuteneacuteration de grandes quantiteacutes de boues ou agrave la formation de deacuteriveacutes pour le traitement
Lrsquoobjectif de cet meacutemoire est drsquoeacutetudier la deacutegradation du bleu de meacutethylegravene modegravele de
colorant syntheacutetique textile par le proceacutedeacute fenton en remplaccedilant le fer industriel (Fe3+
Fe2+
)
par le fer extrait de la lateacuterite locale en vue de reacuteduire le cout des traitements des effluents
textiles Si cette expeacuterience au laboratoire donne des reacutesultats satisfaisants elle pourrait ecirctre
extrapoleacutee agrave grande eacutechelle et ecirctre une des solutions pour le traitement de rejets textiles par
des mateacuteriaux locaux en Afrique puisque la lateacuterite recouvre environ 33 de continent
africain et est tregraves abondante au Burkina-Faso
Apregraves une introduction geacuteneacuterale ce meacutemoire sera structureacute en trois (03) chapitres
Le premier chapitre sera consacreacute agrave une eacutetude bibliographique sur les colorants les
meacutethodes de traitements des effluents textiles et la lateacuterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Le second chapitre abordera la partie mateacuterielles et meacutethodes Nous deacutecrirons les
protocoles expeacuterimentaux le mateacuteriel et les reacuteactifs employeacutes ainsi que les meacutethodes
expeacuterimentales utiliseacutees
Le troisiegraveme chapitre est consacreacute aux reacutesultats obtenus accompagneacutes drsquoune
discussion afin de comparer nos reacutesultats aux autres eacutetudes faites sur la deacutegradation du
bleu de meacutethylegravene (BM) par drsquoautres mateacuteriaux
Une conclusion geacuteneacuterale ainsi que quelques perspectives seront preacutesenteacutees en fin du
document
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE I REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
I- LES COLORANTS (Caracteacuteristiques classification et toxiciteacute)
1- Historique des colorants
Depuis le deacutebut de lrsquohumaniteacute les colorants appliqueacutes dans pratiquement toutes les activiteacutes
humaines (peinture teinture du papier de la peau et des vecirctements) eacutetaient drsquoorigines naturelles
et veacutegeacutetales Ces colorants sont tous des composeacutes aromatiques qui proviennent essentiellement
des plantes tel que lrsquoalizarine et lrsquoindigo Lrsquoindustrie des colorants syntheacutetiques est neacutee en 1856
quand le chimiste anglais W H Perkin dans une tentative de synthegravese de la quinine artificielle
pour soigner la malaria a obtenu la premiegravere matiegravere colorante syntheacutetique qursquoil appela
mauve (aniline colorant basique) Apregraves la deacutecouverte de la mauve de nouveaux colorants
ont commenceacute agrave paraitre sur le marcheacute (Jaussaud 1993)
Au deacutebut du 20egraveme
siegravecle les colorants syntheacutetiques ont presque complegravetement supplanteacutes les
colorants naturels Selon Mansour et al (2010) la production mondiale des colorants est
estimeacutee agrave plus de 800000 tonnesan
2- Deacutefinition des colorants
Un colorant est une substance coloreacutee qui interagit avec le milieu dans lequel elle est introduite
et le colore en srsquoy dissolvant etou dispersant lui confeacuterant la proprieacuteteacute de teindre Cette
proprieacuteteacute reacutesulte drsquoune affiniteacute particuliegravere entre le colorant et la fibre Selon le type
drsquoapplication et drsquoutilisation les colorants syntheacutetiques doivent reacutepondre agrave un certain nombre
de critegraveres afin de prolonger la dureacutee de vie des produits coloreacutes sur lesquels ils sont appliqueacutes
Ces critegraveres sont la reacutesistance agrave lrsquoabrasion la stabiliteacute photolytique des couleurs la reacutesistance
agrave lrsquooxydation chimique (notamment les deacutetergents) et aux attaques microbiennes(Pagga and
Brown 1986) et (Zawlotzki Guivarch 2004)
3- Classification des colorants syntheacutetiques
Les matiegraveres colorantes se caracteacuterisent par leur capaciteacute agrave absorber les rayonnements lumineux
dans le spectre visible (de 380 agrave 750 nm) La transformation de la lumiegravere blanche en lumiegravere
coloreacutee par reacuteflexion sur un corps ou par transmission ou diffusion reacutesulte de labsorption
seacutelective deacutenergie par certains groupes datomes appeleacutes chromophores la moleacutecule colorante
eacutetant le chromogegravene Dautres groupes datomes du chromogegravene peuvent intensifier ou changer
la couleur due au chromophore ce sont les groupes auxochromes (Barka 2008)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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4- Les colorants aziniques (thiazines)
Les colorants thiazines sont analogues aux colorants oxazines sauf que lrsquoatome de soufre
remplace lrsquoatome drsquooxygegravene dans lrsquoanneau heacuteteacuterocyclique Ces colorants ont un noyau
phenazonium comme chromophore avec des groupes amineacutes en para par rapport au soufre
comme auxochrome Ils ont un intervalle de couleur du vert au bleu et ils sont stables agrave la
lumiegravere Ils sont utiliseacutes dans le domaine du textile meacutedecine pharmacie et biologie
Seulement cinq colorants thiazines sont connus et toujours fabriqueacutes azure A azure B azure C
thionine et bleu de meacutethylegravene
Le colorant thiazine le plus important est le bleu de meacutethylegravene deacutecouvert par Caro en 1876
Colorants doxazines Colorants thiazines
Oxazines
Thiazine
5- Toxiciteacute des colorants
La prise de conscience quant agrave la dangerositeacute de certains colorants a commenceacute vers 1890 ougrave
lrsquoon surveillait essentiellement les teneurs en cuivre en arsenic et en plomb dans les colorants
syntheacutetiques ou mineacuteraux Cependant bien que des toxicologues aient auparavant mis en
eacutevidence chez les animaux le risque de cancer lieacute agrave lrsquoingestion de certains colorants azoiumlques
rouges ce nrsquoest qursquoapregraves la deuxiegraveme (2egraveme
) guerre mondiale que des seacuterieux tests biologiques
ont abouti agrave la remise en cause de la plupart des colorants utiliseacutes Une reacuteglementation plus
exigeante a eacuteteacute instaureacutee en 1960 concernant le test de toxicologique des colorants mis sur le
marcheacute Pour le cas du Burkina-Faso il yrsquoa un deacutecret ndeg2001-185 (article 12) portant
interdiction de rejet dans lrsquoenvironnement de certaines substances canceacuterigegravenes dans
lrsquoenvironnement
6- Proprieacuteteacutes physico-chimiques du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene colorant azinique (thiazine) de la famille basique ou cationique aussi
appeleacute chlorure de bis-(dimethylamino)- 37 phenazathionium est soluble dans lrsquoeau (50 g L-1
) et
moins soluble dans lrsquoalcool (10 g L-1
) Sa formule chimique est C16H18ClN3S une masse molaire
de 319852 g mol-1
se preacutesente sous forme drsquoune poudre cristalline drsquoun bleu fonceacute est un deacuteriveacute
azoteacute (Fig1)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 1 Bleu de meacutethylegravene et sa structure chimique
Il est couramment utiliseacute comme modegravele de contaminant organique en raison de sa structure
moleacuteculaire stable Dans la reacuteaction de reacuteduction le BM se transforme en leuco meacutethylegravene
incolore due agrave la perte du doublet libre de lrsquoazote et introduction drsquoun atome drsquohydrogegravene
Le BM sous sa forme incolore est
(Eq 1)
bleu de meacutethylegravene chlorure de meacutethylthioninium
S
N
N NCl-
hydroxyde de meacutethylthioninium
S
N
N N HO
Figure 2 Forme incolore du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene est le colorant le plus couramment utiliseacute dans la teinture du coton du bois
et de la soie Il peut provoquer des brucirclures oculaires responsables de blessures permanentes aux
yeux de lrsquohomme et des animaux Son inhalation peut donner lieu agrave des difficulteacutes respiratoires
entrainer des cas drsquoaneacutemie apregraves une absorption prolongeacutee et son ingestion par la bouche produit
une sensation de brucirclure provoque des nauseacutees des vomissements transpiration et sueurs
froides abondantes (Ghosh and Bhattacharyya 2002) Il est aussi est toxique pour les algues et
les petits crustaceacutes agrave partir des concentrations de 01 mg L-1
et 2 mg L-1
respectivement (Ounissa
1996 Meink et al 1997)
Le traitement des rejets industriels contenant ce type de colorant srsquoavegravere drsquoun grand inteacuterecirct
II- TRAITEMENT DES REJETS TEXTILES
1- Geacuteneacuteraliteacutes sur les meacutethodes de traitements
Le traitement des rejets textiles compte tenu de leur heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute de composition conduira
toujours agrave la conception drsquoune chaine de traitement assurant lrsquoeacutelimination des diffeacuterents
polluants par des eacutetapes successives La premiegravere eacutetape consiste agrave eacuteliminer la pollution par
lrsquointermeacutediaire de preacutetraitement (deacutegrillage dessablage deacuteshuilage etc) etou de traitement
physique ou physico-chimique assurant une seacuteparation solide-liquide Drsquoapregraves Barclay and
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Buckley (2000) les techniques de deacutepollution intervenant le plus courant en deuxiegraveme eacutetape
dans les industries se divisent en trois cateacutegories
1- Biologique
Traitement aeacuterobie
Traitement anaeacuterobie
2- Physique
Meacutethode de preacutecipitation (coagulation floculation seacutedimentation)
Adsorption (sur charbon actif)
Osmose inverse filtration sur membrane
3- Chimique
Oxydation (oxygegravene ozone oxydants tels que le H2O2 NaOCl)
Reacuteduction (Na2S2O2)
Meacutethode de complexomeacutetrique
Reacutesine eacutechangeuse drsquoions
A- Meacutethodes biologiques
Lrsquoavanceacutee technologique a permis la conception des systegravemes de traitement biologique
perfectionneacutes en se basant sur lrsquoautoeacutepuration naturelle des eaux Ces proceacutedeacutes biologiques se
font selon deux modes traitements en aeacuterobie (en preacutesence de lrsquooxygegravene) et traitement en
anaeacuterobie (les microorganismes deacutegradent la matiegravere organique en absence de lrsquooxygegravene)
Les proceacutedeacutes drsquoeacutepuration par voie biologique sont baseacutes sur la transformation microbienne des
colorants La plupart des colorants azoiumlques sont tregraves stables et non biodeacutegradables Beaucoup
drsquoeacutetudes ont deacutemontreacute la biodeacutegradation partielle ou complegravete de certains colorants par voie
biologiques (Adnosinda et al 2003) et (Lopez et al 2004) Mecircme si ces techniques sont
adapteacutees agrave un nombre de polluants organiques elles ne sont pas toujours applicables sur les
effluents textiles industriels en raison de fortes concentrations de polluants de leur toxiciteacute qui
entrainent la destruction des microorganismes ou des boues biologiques agrave traiter
B- Meacutethodes physiques
Lorsque les eaux useacutees ne se precirctent pas agrave une deacutepollution par voie biologique (effluent peu ou
pas biodeacutegradable tempeacuterature trop faible valeurs extrecircmes de pH preacutesence de toxiques)
des proceacutedeacutes physico-chimiques classiques permettent de compenser soit en se substituant
totalement agrave lrsquoeacutepuration par voie biologique soit en traitement compleacutementaire On peut citer
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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par exemple la coagulation-floculation suivie drsquoune deacutecantation (clarification) lrsquoadsorption sur
charbon actif lrsquoeacutechange drsquoions ou la filtration membranaire
B1- Coagulation-floculation
Sous le terme de coagulationndashfloculation on entend tous les processus physico-chimiques par
lesquels des particules colloiumldales ou des solides en fine suspension sont transformeacutes par des
floculants chimiques en espegraveces plus visibles et seacuteparables (les flocs) Les flocs formeacutes sont
ensuite seacutepareacutes par deacutecantation et filtration puis eacutevacueacutes Les coagulants inorganiques tels que
lrsquoalun (Al2(SO4)314H2O) donnent les reacutesultats plus que satisfaisants pour la deacutecoloration des
effluents textiles contenant des colorants disperseacutes de cuve et soufreacutes mais sont totalement
inefficaces pour les colorants azoiumlques acides et basiques (Barclay and Buckley 2000) et
(Vendevivere et al 1998) Par ailleurs la coagulationndashfloculation ne peut ecirctre utiliseacutee pour les
colorants fortement solubles dans lrsquoeau comme le cas du BM
Le principal deacutesavantage de cette technique est qursquoelle geacutenegravere une importante quantiteacute de boue
entrainant des investissements suppleacutementaires
B2- Filtration membranaire
Dans ce proceacutedeacute les polluants sont retenus par une membrane semi permeacuteable dont le diamegravetre
des pores est infeacuterieur agrave celui des moleacutecules agrave eacuteliminer Cette technique est largement utiliseacutee
dans le domaine de lrsquoeau potable et le dessalement La filtration sur membrane sous lrsquoeffet
drsquoune pression hydraulique se deacutecline en microfiltration lrsquoultrafiltration la nano filtration et
lrsquoosmose inverse Parmi les quatre types de proceacutedeacutes la nano filtration et lrsquoosmose inverse sont
les plus adapteacutes agrave la reacuteduction partielle de la couleur et des petites moleacutecules organiques
(Taylor and Jacobs 1996) (Calobro et al 1990) En effet la nano filtration srsquoapplique surtout
au traitement des bains de teinture de colorants reacuteactifs en agissant comme un filtre moleacuteculaire
tandis que la microfiltration retient les mateacuteriaux colloiumldaux tels que les colorants disperseacutes ou
de cuve gracircce agrave une laquomembrane eacutecranraquo (Van der Bruggen et al 2003) Lrsquoultrafiltration ne
srsquoapplique qursquoagrave la reacuteduction de DCO et des solides en suspension (Anselme and Jacobs 1996)
et nrsquoest reacuteellement efficace qursquoen combinaison avec la coagulationfloculation
B3- Adsorption sur charbon actif et autres mateacuteriaux
Le polluant est transfeacutereacute de la phase liquide vers la phase solide lors de lrsquoadsorption Le
charbon actif eacutetant consideacutereacute comme lrsquoadsorbant le plus efficace pour la reacuteduction de la
couleur est limiteacute pour lrsquoeacutelimination de certains colorants Seuls les cationiques colorant agrave
mordant disperseacutes ou dits de cuve sont eacutelimineacutes par cette technique (Raghavacharya 1997)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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C- Meacutethodes chimique
Les techniques drsquooxydation chimiques sont geacuteneacuteralement appliqueacutees quand les proceacutedeacutes
biologiques sont inefficaces Elles peuvent ecirctre ainsi utiliseacutees pour les proceacutedeacutes biologiques en
eacutetapes de preacutetraitement afin de diminuer la charge polluante Lrsquooxydation chimique est
eacutegalement appliqueacutee pour le traitement des organiques dangereux preacutesents en faibles
concentrations et des effluents chargeacutes de constituants reacutesistants aux meacutethodes de
biodeacutegradation Le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) le Cl2 et O3 sont les reacuteactifs les plus souvent
utiliseacutes pour ce type de traitement Le H2O2 est un oxydant moyennement fort et son application
pour le traitement des polluants organiques et inorganiques est bien eacutetablie (Neyens et al
2003) Mais lrsquooxydation par H2O2 nrsquoest pas suffisamment efficace pour de fortes concentrations
en colorant Hamada et al (1998) ont proposeacute de traiter les colorants azoiumlques par hypochlorure
de sodium Cependant si la moleacutecule initiale est deacutetruite les halogegravenes sont susceptibles de
former des trihalomeacutethanes comme sous-produits de deacutegradation lesquels sont canceacuterigegravenes
pour lrsquoHomme
Drsquoougrave la neacutecessiteacute drsquoutiliser des produits drsquooxydation encore plus performant comme les
proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutes (POA)
2- Procegravedes classiques de traitement des effluents textiles Proceacutedeacutes drsquoOxydation
Avanceacutee (POA)
Lrsquoindustrialisation intensive qui a vu le jour au cours du dernier siegravecle a causeacute lrsquoapparition dans
lrsquoenvironnement de polluants eacutemergents reacutefractaires qui sont reconnus canceacuterigegravenes et
mutagegravenes Dans lrsquooptique de limiter la pollution de lrsquoenvironnement des strateacutegies de
traitement efficaces et eacutecologiques ont eacuteteacute deacuteveloppeacutees Parmi ces strateacutegies se trouve
lrsquoapplication des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee (POA) Figure 3
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Il srsquoagit de proceacutedeacutes de traitement oxydatif qui peuvent ecirctre subdiviseacutes en quatre groupes
(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse
utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et reacutepondent aux
critegraveres suivant (Suty et al 2003)
Ne pas induire de pollution secondaire
Non toxique
Non corrosif pour les eacutequipements
Etre le plus rentable possible
Etre relativement le plus simple agrave manipuler
Les OHbull sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse utiliser dans le domaine des
eaux et des effluents industriels avec une vitesse drsquooxydation (109
fois plus eacuteleveacutee) agrave celle de
lrsquoozone et son potentiel drsquooxydation est de 28 VENH (Parsons 2004) Tableau 1
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique
Oxydant Pouvoir oxydant Edeg (VENH)
OHbull 280
Oo 242
O3 207
H2O2 (milieu acide) 178
Cl2 136
O2 123
Plusieurs secteurs ont utiliseacutes ces proceacutedeacutes pour traiter leurs eaux par exemple Parsons (2004)
lrsquoa utiliseacute pour le traitement des eaux de surface et souterraines Martinez-Huitle and Ferro
(2006) lrsquoont utiliseacute pour le traitement des eaux industrielles Hayet (2011) lrsquoa testeacute dans
lrsquoeacutelimination du 4- chloropheacutenol Hsing et al (2007) et Wu and Chang (2006) ont lrsquoutiliseacute pour
deacutecolorer les eaux des industries textiles Bouafia (2010) a utiliseacute le proceacutedeacute drsquooxydation
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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avanceacutee baseacutee sur le reacuteactif de fenton pour deacutegrader les colorants textiles Derradji (2012) a
coupleacute le POA avec un traitement biologique pour le traitement des eaux useacutees industrielles
3- Reacuteactif de Fenton (H2O2Fe2+
)
Fenton avait deacutecrivit agrave la fin du XIX egraveme
siegravecle que le fer ferreux (Fe2+
) favorisait fortement
lrsquooxydation de lrsquoacide maleacuteique par le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) en milieu acide (Fenton
1894) Des travaux ulteacuterieurs ont montreacute que la combinaison de H2O2 et de Fe2+
nommeacute
laquo Reacuteactif de Fenton raquo eacutetant un oxydant efficace pour une grande varieacuteteacute de substrats
organiques notamment les pheacutenols les pesticides les aromatiques polycycliques et des
colorants en particulier les azoiumlques (Spadaro et al 1994 Benitez et al 2001 De Heredia et
al 2001) Quarante (40) ans plus tard Haber and Weiss (1934) identifiaient le radical
Hydroxyl comme eacutetant lrsquoespegravece oxydante de la reacuteaction preacutesenteacutee ci-dessous et communeacutement
appeleacutee reacuteaction de Fenton
(Eq2)
Le fer ferrique geacuteneacutereacute peut ensuite reacuteagir avec le peroxyde drsquohydrogegravene pour redonner le fer
ferreux
(Eq3)
La vitesse de deacutecomposition de H2O2 par le Fer II augmente lorsque le pH augmente (le 5) car
dans cette gamme de pH la forme preacutedominante Fe(OH) 2+
est beaucoup plus reacuteactive que lrsquoion
Fe2+
(Kuo 1992)
Lrsquoeacutetude de la deacutepollution des effluents textiles coloreacutes par le proceacutedeacute Fenton (systegraveme H2O2
Fe2+
) a eacuteteacute reacuteveacuteleacutee tregraves efficace et plusieurs eacutetudes ont montreacute que le taux de mineacuteralisation des
colorants syntheacutetiques augmente avec lrsquoaugmentation des doses des reacuteactifs et du temps de
reacuteaction Le rapport des reacuteactifs R =
et le rapport
joue aussi un rocircle important
dans la vitesse de deacutegradation de colorants de deacutepart et sur le taux de mineacuteralisation (Kuo
1992)
Le proceacutedeacute Fenton possegravede trois (03) caracteacuteristiques attractives pour le traitement des
composeacutes organiques (Redha 2011)
Les radicaux hydroxyles OHbull produits reacuteagissent tregraves rapidement (10
9 fois plus reacuteactif
que le O3)
Les reacuteactifs sont simples agrave manipuler et sans danger pour lrsquoenvironnement
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Les produits finaux de deacutegradation (H2O CO2 ions mineacuteraux et hydroxydes ferriques)
nrsquointroduisent pas une pollution suppleacutementaire
Le proceacutedeacute de Fenton est composeacute geacuteneacuteralement de quatre eacutetapes principales ajustement du
pH oxydation neutralisation et coagulationpreacutecipitation Pour lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute la
reacuteaction de fenton ne peut se produire qursquoagrave un pH voisin ou eacutegal agrave 3 ce qui reacutesulte un ajout des
solutions acides Au-delagrave des valeurs de pH comprises entre 3 et 4 le fer (Fe2+
ou Fe3+
) est
susceptible de preacutecipiter et former des hydroxydes de fer induisant ainsi une faible activiteacute
catalytique Le milieu doit ecirctre approvisionneacute drsquoune maniegravere continue Ce qui peut alourdir les
couts de traitement
Le proceacutedeacute Fenton est consideacutereacute aujourdrsquohui comme le proceacutedeacute dont sa mise en œuvre est facile
et plus utiliseacute dans le monde pour le traitement drsquoeffluents industriels textiles mais le proceacutedeacute
est limiteacute par le manque de geacuteneacuteration du catalyseur qui neacutecessite geacuteneacuteralement un apport
constat en reacuteactif et qui contraint de ce fait agrave lrsquoapprovisionner en continu le milieu en peroxyde
drsquohydrogegravene (H2O2) tregraves couteux
III- LA LATERITE
Le Burkina-Faso est un pays de lrsquoAfrique occidentale avec une superficie de 274 000 kmsup2 et le
recouvrement lateacuteritique est un caractegravere dominant des paysages peacuteneacuteplaines ou tabulaires qui
caracteacuterisent sa plus grande partie Les lateacuterites se preacutesentent sous forme de plateaux eacutetendus
buttes teacutemoins cuirasses indureacutes etc Lrsquoeacutepaisseur de ces lateacuterites varie selon la nature des
formations sur lesquelles elles se reposent
La lateacuterite (du latin later brique) est une roche rouge ou brun qui se forme par alteacuteration des
roches sous les climats tropicaux Elle est constitueacutee du fer (Limonite ferrihydrite geothite
heacutematite) drsquoaluminium (Gibbsite cliachite boehmite) de titane de manganegravese et de
silicium On la trouve surtout en domaine intertropical et recouvre 33 des continents
Pour lrsquoeacutetude de la deacutegradation du colorant BM nous avons utiliseacute deux types de lateacuterite
provenant lrsquoune de la reacutegion de Koubri dans le Centre et contenant 314 de fer et lrsquoautre dans
la reacutegion Sud-Ouest du Burkina-Faso contenant 447 pour le traitement (Figure 4) Ces
lateacuterites ont eacuteteacute caracteacuteriseacutees au Laboratoire CRISMAT (Centre National de Recherche et de
Technologie Mateacuteriaux ENSI Caen) en France
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE II MATERIELS ET METHODE
Lrsquoutilisation des substances organiques dans lrsquoindustrie sans traitement est la deacutegradation de la
qualiteacute des eaux qui se reacutepercute sur la santeacute de lrsquoecirctre humain Dans ce chapitre nous allons voir
les produits et mateacuteriels ainsi que la meacutethodologie expeacuterimentale utiliseacutes pour la deacutegradation du
colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute Fenton en phase homogegravene en utilisant le fer
industriel puis le fer extrait de la lateacuterite
Nous preacutesentons en premier lieu la technique du dosage du BM et les reacuteactifs utiliseacutes pour la
deacutegradation de notre colorant Nous eacutevoquons les techniques de caracteacuterisation de la lateacuterite par
diffraction des rayons X et analyse quantitative
I- PRODUITS ET MATERIELS
1 Les produits utiliseacutes (Fer industriel H2O2 BM acide lateacuterite)
Pour lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite nous avons utiliseacute
certains reacuteactifs qui sont illustreacutes dans le tableau 2
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes
Produits Fournisseur Qualiteacute
Bleu de meacutethylegravene Fluka 96
Peroxyde drsquohydrogegravene
(H2O2)
Preacutepareacute par
Laboratoires Gilbert (CA 655-
301-3)
9
Acide sulfurique (H2SO4) Sigma-Aldrich (CA 7664-93-9) 95-97
Sulfate ferreux (FeSO4
7H2O
Fluka Chemika (CA44990) 98
Hydroxyde de Sodium
NaOH
Sigma Aldrich 32
Eau ultra-pure ou Milli-Q Polisseur drsquoeau du LEDES 0055 microScm ou 183
MΏ
2- Mateacuteriels utiliseacutes
Les mateacuteriels utiliseacutes pour les suivis cineacutetiques de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite sont la spectrophotomeacutetrie DR 5000 la lateacuterite et les trois types drsquoacides
lrsquoacide sulfurique lrsquoacide chlorhydrique lrsquoacide nitrique pour lrsquoextraction du fer de la lateacuterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM
Les eacutechantillons de lateacuterites utiliseacutees lors de ce travail ont eacuteteacute caracteacuteriseacutes au Laboratoire
CRISMAT (Centre National de Recherche Technologique Mateacuteriaux ENSI Caen) en France Ils
proviennent de deux reacutegions du Burkina-Faso (Dano et Koubri) contiennent respectivement 44
7 et 314 de fer et ont eacuteteacute obtenus par les analyses en diffraction des rayons X (DRX) et en
microscopie eacutelectronique agrave balayage (MEB)
Le principe de lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS
Lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS est une analyse quantitative en des points ou zones speacutecifiques dun
eacutechantillon en utilisant la spectromeacutetrie agrave seacutelection deacutenergie (EDS)
Son principe est que par lintermeacutediaire dun canon agrave eacutelectrons un faisceau deacutelectrons est envoyeacute
sur leacutechantillon En contact avec la matiegravere ces eacutelectrons interagissent de diffeacuterentes faccedilons
Le MEB-EDS du laboratoire va permettre dexploiter trois informations distinctes dont deux qui
vont ecirctre traduites en images
-Une image en eacutelectrons secondaires (SE) qui naicirct dune interaction entre les eacutelectrons du
faisceau et les eacutelectrons des couches eacutelectroniques de latome et qui nous donnera une
information topographique de leacutechantillon
- Une image en eacutelectrons reacutetrodiffuseacutes (BSE) qui reacutesulte de linteraction entre les eacutelectrons du
faisceau le noyau et le nuage eacutelectronique de latome et qui permettra de creacuteer une image par
contraste chimique
- Une troisiegraveme information que lon obtient est une analyse eacuteleacutementaire le microscope
eacutelectronique agrave balayage eacutetant coupleacute agrave un deacutetecteur de rayons X agrave dispersion deacutenergie
Le principe de lrsquoanalyse par Diffraction Rayon X (DRX)
La diffraction des rayons X est une technique danalyse fondeacutee comme son nom lrsquoindique sur la
diffraction des rayons X sur la matiegravere La diffraction des rayons X est un pheacutenomegravene
dinterfeacuterence constructive qui se produit quand un faisceau de rayons X (onde
eacutelectromagneacutetique) peacutenegravetre dans un cristal (empilement peacuteriodique datomes) Il peut donc
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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apparaitre quand on place un monocristal un poly-cristal ou une poudre devant une source de
rayons X Lemplacement des faisceaux diffracteacutes nous informe sur la peacuteriodiciteacute du (des) cristal
tandis que lintensiteacute de ces faisceaux nous informe sur la nature et la position des atomes
contenus dans le cristal La position des intensiteacutes diffracteacutees nous renseignera sur la taille de la
maille tandis que lintensiteacute nous permettra de calculer la position des atomes dans la maille
ainsi que leur nature Les proprieacuteteacutes chimiques ou physiques dun mateacuteriau deacutependent de la
position et la nature des atomes du cristal
Les caracteacuteristiques du diffractomegravetre des eacutechantillons de la poudre de lateacuterite analyseacutee sur un
diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 eacutequipeacute drsquoun monochromateur avant et drsquoun deacutetecteur Lynx-
Eye sont rassembleacutees dans le tableau et figures ci-dessous
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Position initiale [deg2Th] 10 0050
Position finale [deg2Th] 99 9910
Taille [deg2Th] 00110
Temps drsquoeacutetape de balayage [s] 1170
Fente de divergence Fixed
Fente de divergence [mm] 2
Tempeacuterature de mesure [degC] 21
Mateacuteriel drsquoanode Cu
K Alpha 1 [Aring] 154060
Geacuteneacuterateur 40 mA 40 kV
Monochromateur de rayon incident Oui
Rotation Non
Ouverture de deacutetecteur [deg] 35
Deacutetecteur de discrimination LL [V] 017
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Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri
Les diffeacuterentes phases des eacutechantillons de lateacuterites par lrsquoanalyse en diffraction RX sont
reacutecapituleacutees sur ce tableau
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
Phase Koubri Dano
-massique -massique
Phase majoritaire Kaolinite 333 36
Quartz 326 161
Deuxiegraveme sous-ensemble de phase Goethite FeO(OH) 211 352
Heacutematite Fe2O3 73 63
Ferrite
(fer-alpha)
3 32
Phase anatase TiO2 27
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II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE
1- Preacuteparation de la solution du bleu de meacutethylegravene
La solution megravere du BM de concentration 1 g L-1
a eacuteteacute preacutepareacutee en mettant les cristaux dans un
litre drsquoeau distilleacutee Les solutions standard pour lrsquoeacutetablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage ont
eacuteteacute obtenues par des dilutions successives jusqursquoaux concentrations deacutesireacutees
Le suivi de lrsquoeacutevolution de la concentration du BM au cours du temps est fait par
spectrophotomeacutetrie UVVisible
2- Principe de la spectrophotomeacutetrie UVVisible
La spectrophotomeacutetrie est une technique analytique quantitative qui consiste agrave mesurer
lrsquoabsorbance ou la densiteacute optique drsquoune substance chimique donneacutee en solution La meacutethode
repose sur la loi de Beer-Lambert qui eacutenonce
Lorsqursquoune substance absorbe de la lumiegravere dans le domaine de lrsquoultra-violet et du
visible lrsquoeacutenergie absorbeacutee provoque des perturbations dans la structure eacutelectronique des
atomes ions ou moleacutecules Un ou plusieurs eacutelectrons utilisent cette eacutenergie pour sauter
drsquoun niveau de basse eacutenergie agrave un niveau de plus haute eacutenergie Ces transitions
eacutelectroniques se font dans le domaine de 350 agrave 800nm pour le visible et entre 200 agrave 350
nm pour lrsquoultra-violet
Un milieu homogegravene traverseacute par la lumiegravere absorbe une partie de celle-ci les
diffeacuterentes radiations constituant le faisceau incident sont diffeacuteremment absorbeacutees
suivant leur longueur drsquoonde et les radiations transmisses sont alors caracteacuteristiques du
milieu
Soit un rayon lumineux monochromatique de longueur drsquoonde λ traversant un milieu
homogegravene drsquoeacutepaisseur l Le taux de deacutecroissance de lrsquointensiteacute lumineuse en fonction de
lrsquoeacutepaisseur du milieu absorbant est donneacute par la loi de Lambert
A= log (
) (Eq4)
Avec
I0 intensiteacute initiale de la lumiegravere traverseacutee
I intensiteacute de la lumiegravere transmise
A absorbance
La spectrophotomeacutetrie UVVisible permet de suivre la deacutecoloration des solutions gracircce aux
absorbances qui eacutevoluent en fonction du temps de traitement Elle permet eacutegalement de suivre
lrsquoeacutevolution des ions gracircce agrave leurs diffeacuterents dosages
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3- Caracteacuterisation par spectrophotomeacutetrie UVVisible des solutions du BM
a- Deacutetermination des longueurs drsquoondes drsquoabsorption maximale
Le spectre drsquoabsorbance du BM a eacuteteacute balayeacute entre 200 et 800 nm afin de suivre quantitativement
sa concentration Les pics de notre colorant sont obtenus agrave 661nm et 291nm (fig 8) Les
diffeacuterentes absorbances ont eacuteteacute deacutetermineacutees et une courbe deacutetalonnage a eacuteteacute traceacutee en utilisant
des solutions standard variant de 0 agrave 8 mg L-1
pour les deux longueurs drsquoondes
Figure 8 Spectre du Bleu de meacutethylegravene
b- Etablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage du BM
La concentration [Fx] des solutions eacutetalon varie de 1 agrave 8 mg L-1
Les volumes agrave preacutelever sont
calculeacutes en appliquant lrsquoeacutequation suivante
(Eq5)
Avec [Fx] - Concentration de lrsquoeacutetalon
Vx - Volume drsquoeacutetalon agrave preacuteparer
[M] - Concentration de la solution megravere
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene
Solution Zero 1 2 3 4 5
Concentration [mgL-1] 0 2 3 4 6 8
Volume neacutecessaire [mL] 0 02 03 04 06 08
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Pour tracer la courbe drsquoeacutetalonnage nous avons introduit les diffeacuterents volumes dans des fioles de
100 mL ensuite nous avons compleacuteteacute agrave lrsquoeau distilleacutee jusqursquoau trait de jauge On a mis la
spectrophotomeacutetrie en marche et proceacutedeacute agrave la lecture du blanc puis successivement des solutions
eacutetalons
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm)
Solution 0 1 2 3 4 5
Con (mg L-1
) 0 2 3 4 6 8
Absorbance (nm) pour λ = 661 0 085 13 18 23 3
Absorbance (nm) pour λ = 291 0 04 06 09 12 17
Figure 9 Courbe deacutetalonnage (λmax = 661 nm et λmax = 291 nm) variation de labsorbance en
fonction de la concentration du BM
4- Preacuteparation des solutions de fer
a- Solution de fer industriel
Le reacuteactif utiliseacute est le sulfate ferreux ou sulfate de fer (II) drsquoune poudre blanchacirctre agrave lrsquoeacutetat
anhydre dont la formule est FeSO4 7H2O Pour la preacuteparation du Fe2+
de concentration 3 g L-1
nous avons verseacute 3 g du sulfate ferreux anhydre dans une fiole de 1 L contenant 500 mL drsquoeau
milli-Q puis ajouter une (1) goutte drsquoacide sulfurique (H2SO4) concentreacute agrave 98 dans la fiole et
laisser agiter pendant 30 secondes Apregraves compleacuteter jusqursquoau trait de jauge et placer sous
agitation durant 1 h jusqursquoagrave lrsquoobtention drsquoune solution de couleur rouge brique
b- Solution de fer de la lateacuterite
Pour la deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite les solutions de la lateacuterite
ont eacuteteacute preacutepareacutees de la maniegravere suivante
Pour le lit de lateacuterite nous avons preacuteleveacute
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
Compleacuteter drsquoeau milli-Q (eau ultra pure) jusqursquoau trait de jauge
y = 03938x
Rsup2 = 09869
0
05
1
15
2
25
3
35
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
661nm
y = 02094x
Rsup2 = 09972
0
02
04
06
08
1
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
291 nm
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Ajuster par la suite le pH de la solution agrave 3 avec lrsquoacide sulfurique (concentreacute agrave
95-97)
Figure 8 Lit de lateacuterite
Pour la lateacuterite attaqueacute par de lrsquoacide concentreacute pour lrsquoextraction du Fer
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
30 m L drsquoacide (HClHNO3H2SO4)
Ajouter avec prudence 20 mL drsquoeau milli-Q pour avoir 50 mL de solution
Preacutelever le surnageant pour le traitement du bleu de meacutethylegravene
Figure 9 Attaque acide de la lateacuterite
5- Preacuteparation des meacutelanges colorant- reacuteactif de Fenton
Lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM srsquoest faite par trois diffeacuterentes eacutetapes
Une solution du BM est soumise agrave un traitement par proceacutedeacute Fenton en utilisant du H2O2
et le fer industriel (Fe2+
) ajustement du pH agrave 3 (Fig12)
Figure 10 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel
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Pour la deacutegradation du BM en utilisant la lateacuterite deux eacutetapes ont eacuteteacute imageacutes lrsquoune par
un lit de lateacuterite et lrsquoautre par la lateacuterite attaqueacutee par trois types drsquoacides (Fig13)
Figure 11 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite
6- Etude cineacutetique de la deacutecoloration du BM
Nous avons deacutetermineacute la cineacutetique de deacutecoloration agrave partir des valeurs des absorbances trouveacutees
agrave 661nm La deacutetermination de la constante de vitesse kapp permet de donner un ordre de
grandeur de la vitesse Expeacuterimentalement on peut montrer que la vitesse de reacuteaction bilan du
BM srsquoeacutecrit de la maniegravere suivante
Bleu de meacutethylegravene + OHbull rarr sous-produit du bleu de meacutethylegravene (Eq6)
Pour la cineacutetique drsquoordre 1
V = -
= kapp (Eq7) reacuteaction de pseudo ordre un laquo1 raquo
Avec
V vitesse de deacutegradation catalytique (mg L-1
h-1
)
kapp constante apparente de deacutegradation (min ou h-1
)
[BM] concentration du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
t temps de reacuteaction (h)
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
Ln (
) = kapp t (Eq8)
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Figure 12 Reacuteaction de pseudo ordre 1
Pour la cineacutetique drsquoordre 2
V = -
= kapp (Eq9) reacuteaction de pseudo ordre un laquo2 raquo
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
int
= - int
(Eq10)
(Eq11)
Figure 13 Reacuteaction de pseudo ordre 2
Pour le calcul des rendements ou taux drsquoabattement (τ) agrave lrsquoissu des eacutetudes cineacutetiques de
deacutegradation du BM nous avons utiliseacute cette formule ci-dessous
τ =
(Eq12)
Rsup2 = 09863
-070
-060
-050
-040
-030
-020
-010
000
0 2 4 6 8
ln (C
Co)
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 1
Rsup2 = 09499
0
0005
001
0015
002
0025
003
0 2 4 6 8
1C
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 2
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CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS
I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL
Tous les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave tempeacuterature ambiante (25degC) Les concentrations du bleu de
meacutethylegravene choisies pour lrsquoexpeacuterience sont 10 et 40 mg L-1
1- Effet de pH du milieu
Etant donneacute que le proceacutedeacute Fenton est baseacute sur lrsquoeffet catalytique du Fer et plus preacuteciseacutement
du Fe2+
il nous est paru neacutecessaire de commencer lrsquoeacutetude par la deacutetermination du pH
optimale pour le proceacutedeacute Lrsquoajustement du pH du milieu srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoune solution
drsquoacide sulfurique Ce choix est justifieacute par lrsquoexistence deacutejagrave au sein de la solution des ions
2-
suite agrave lrsquoaddition du Fe2+
sous la forme de FeSO4 7H2O
Les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes avec une concentration en BM de 20 mg L-1
un rapport R = 15
correspondant agrave des concentrations de 6 et 040 mg L-1
en H2O2 et Fe2+
respectivement et
pour des valeurs de pH variant entre 3 et 5 Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacute sur figure 16
Figure 14 Effet du pH
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t = 20
min)
pH Rendement ()
3 96
35 5245
4 6156
5 5509
000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 5 10 15 20
[BM
] m
gL
ˉˡ
temps de deacutegradation (mn)
pH = 3
pH = 35
pH = 4
pH = 5
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Drsquoapregraves le tableau preacutecegravedent nous observons que le pH favorable pour la deacutegradation du BM
par le proceacutedeacute Fenton est pH = 3 avec un taux de deacutegradation de 96 au bout de 20 min
De nombreux travaux sur les proceacutedeacutes Fenton ont montreacute que le pH 3 semble ecirctre la meilleure
valeur pour une deacutegradation optimale des polluants organique ((Tang and Huang 1996 Kuo
and Lo 1999) Pour la suite du travail nous adopterons deacutesormais cette valeur de pH
2- Effet de la concentration en BM
Nous avons traiteacute agrave un pH = 3 et agrave 25degC deux solutions du BM de concentration diffeacuterentes
(10 mg L-1
et 40 mg L-1
) en fixant les concentrations de Fe2+
agrave 134 mg L-1
et celle du H2O2 agrave
6 mg L-1
(figure 17)
Figure 15Effet de la concentration du BM
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM
[BM] mg L-1
Rendement () Temps de
deacutecoloration (min)
10 9738 8
40 9565 14
Nous avons constateacute que la concentration du BM de concentration 10 mg L-1
srsquoest deacutegradeacutee
rapidement et complegravetement avec un temps de deacutecoloration (td) de 8 min tandis que celle de
40 mg L-1
est plus lente avec un td de 14 min Donc plus la solution est concentreacutee plus le
temps de deacutegradation est important
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La cineacutetique de deacutecoloration du colorant BM de concentrations respectives de 10 et
40 mg L-1
obeacuteit agrave la loi cineacutetique de pseudo premier
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM
Solution kapp
BM = 10 mg L-1
028
BM = 40 mg L-1
010
La deacutetermination de la constante apparente de vitesse montre eacutegalement que cette derniegravere
varie en fonction de la concentration en BM En effet la valeur de kapp est deux fois plus
supeacuterieure pour une concentration en BM de 10 mg L-1
que pour celle de 40 mg L-1
3- Etude spectrophotomeacutetrique UVVisible du bleu de meacutethylegravene
Figure 16 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel
Une solution du bleu de meacutethylegravene de concentration 40 mg L-1
est soumise agrave un traitement par
proceacutedeacute Fenton en utilisant 6 mg L-1
de H2O2 et le fer industriel agrave une concentration de 134
mg L-1
Des preacutelegravevements ont eacuteteacute effectueacutes agrave des intervalles reacuteguliers de temps afin de suivre
lrsquoeacutevolution de la deacutegradation par Spectrophotomeacutetrie Lrsquoanalyse spectromeacutetrique des
eacutechantillons est effectueacutee par un balayage du spectre UV-Visible entre 200 et 800 nm (figure
18)
Nous remarquons que plus le temps de traitement est important plus le pic drsquoabsorbance dans
le visible agrave 661 diminue drsquointensiteacute pour srsquoannuler complegravetement agrave partir du 30 min Par
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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contre le pic dans le domaine UV agrave 291 il diminue certes drsquointensiteacute mais ne srsquoannule pas
mecircme apregraves 45 min de traitement
Ce reacutesultat nous permet de conclure que le proceacutedeacute Fenton permet une deacutegradation partielle
de la moleacutecule du BM au bout de notre temps de reacuteaction Drsquoapregraves Cao et al (1999) les pics
appartenant aux domaine drsquoUV entre 200 et 260 sont relatives au cycle benzegravene mono ou
poly substitueacute Ceci revient agrave dire que la deacutegradation du BM passe par deux eacutetapes
Deacutegradation du groupement fonctionnel de la moleacutecule du BM (λ = 661 nm) crsquoest agrave
dire que la rupture de lrsquoheacuteteacuterocycle central entraine la perte des conjugaisons des deux
lateacuteraux ce qui explique la deacutecoloration plus ou moins rapide de la solution
La deacutegradation des cycles benzegravene persistant en solution est beaucoup plus lente
puisque lrsquointensiteacute de ce pic (λ = 291 nm) diminue mais ne srsquoannule pas alors que la
solution est claire On peut dire eacutegalement que cette deacutegradation des cycles benzegravene
persistants est due au temps de reacuteaction trop court
4- Effet de la concentration du H2O2
a) En Absence de Fer
En utilisant deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
nous
avons varieacute les concentrations du H2O2 de 1 agrave 6 mg L-1
en absence du fer agrave un pH = 3 et agrave
tempeacuterature ambiante Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacutes sur la figure ci-dessous
Figure 19 Deacutegradation du BM par H2O2 seul
Quel que soit la concentration du BM 10 mg L-1
ou 40 mg L-1
lrsquoeffet du H2O2 sur la
deacutegradation du colorant est pratiquement nulle En effet apregraves un temps arbitraire de 20 min
de traitement on remarque un taux drsquoabattement de 17 pour la concentration en BM de 10
mg L-1
alors qursquoil est nul pour une concentration initiale de 40 mg L-1
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Il est donc clair que le pouvoir oxydant du H2O2 nrsquoest pas assez suffisant pour pouvoir
deacutegrader le BM En effet le H2O2 agrave un pouvoir oxydant de Edeg = 176 VENH par contre
celui drsquoOHbull est de 28 VENH
La mecircme conclusion a eacuteteacute observeacute par Naima (2008) sur lrsquoutilisation du H2O2 seul dans le
traitement des huiles drsquoolive (margines) Le reacutesultat a donneacute que le H2O2 seul pour des valeurs
de concentrations 3 et 20 g L-1
ne peut eacuteliminer totalement la margine de lrsquoeffluents drsquohuilerie
drsquoolive de concentration initiale de 1 g L-1
la moyenne de taux drsquoabattement obtenue ne
deacutepasse pas la valeur de 32 Yameogo (2013) a remarqueacute eacutegalement que lrsquoutilisation du
H2O2 seul nrsquoa eu aucune influence sur la deacutegradation de lrsquoamarante par proceacutedeacute photo-fenton
et heacuteteacuterogegravene avec charbon actif la concentration nrsquoa pas varieacute tout au long du traitement
b) En preacutesence du Fer
Lrsquoefficaciteacute du traitement est donc tributaire de lrsquoexistence de deux entiteacutes H2O2 et Fe2+
En
effet Bach et al (2010) ont utiliseacute le Fe2+
pour traiter lrsquoeau industrielle ils ont trouveacute que le
fer a permis de mineacuteraliser 95 drsquoeacutethylegravene-glycol et 85 de pheacutenol dans une eau industrielle
par proceacutedeacute Fenton Marciel et al (2004) ont remarqueacute que lrsquoapport de sulfate ferreux a
ameacutelioreacute la reacuteduction du COT de 45 agrave 55 lors drsquoune eacutetude drsquooxydation drsquoune solution
pheacutenolique par le proceacutedeacute photo-fenton
Pour la suite Nous avons maintenu la mecircme variation des concentrations en H2O2 (de 1 agrave 6
mg L-1
) mais en additionnant le fer industriel (sulfate ferreux) avec une concentration de 134
mg L-1
pour deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
agrave
tempeacuterature ambiante et agrave un pH eacutegale agrave 3 Ceci revient qursquoen solution le rapport R =
varie de 075 15 25 5 (Figure 20)
Figure 17 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Quel que soit la concentration initiale en BM ou en H2O2 lrsquoaddition du fer a entraineacute
lrsquoapparition de la deacutegradation graduelle de la coloration
Plus la concentration en H2O2 est importante plus la vitesse de deacutegradation augmente
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
[BM] mg L-1
10 40
Variation de H2O2 Rendement () Rendement ()
1 6730 5508
2 8522 7029
3 9769 9632
6 9954 9860
La figure 20 montre que taux de deacutecoloration en preacutesence du catalyseur devient plus
important avec lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 Il passe apregraves 60 min de
traitement de 6730 pour une concentration en H2O2 de 1 mg L-1
agrave 9954 pour celle de 6
mg L-1
Ceci est parfaitement preacutevisible puisque lrsquoexistence de lrsquoHydroxyde radicalaire principale
responsable de la deacutegradation est tributaire de la concentration initial en H2O2 (Eq2 sect 11)
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence de
la variation du H2O2
[BM] = 10 mg L-1
[BM] = 40 mg L-1
Ordre de la
reacuteaction k k
075 00036 00005 Ordre 2
15 00092 00007
25 0067 0065 Ordre 1
5 02879 0103
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Nous remarquons que lorsque la concentration en H2O2 augmente lrsquoordre partiel de la reacuteaction
change En effet pour des concentrations en H2O2 lt 3 mg L-1
la reacuteaction de deacutegradation est de
lrsquoordre 2 alors que pour des concentrations plus eacuteleveacutees elle est drsquoordre 1
Nadjette (2009) a montreacute que la deacutegradation du Meacutethyle Orange en preacutesence de dioxyde de
titane (TiO2) suit une cineacutetique drsquoordre 1 Redha (2011) a trouveacute eacutegalement lrsquoordre partiel de
la reacuteaction est eacutegal agrave 1 lors de son eacutetude sur le traitement du Rouge drsquoalizarine S et lrsquoOrange
G par proceacutedeacute drsquooxydation avanceacutee (POA)
Bennani et al (2010) ont eacutelimineacute le bleu de meacutethylegravene en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi
(Maroc) Les reacutesultats ont montreacute que le pseudo-second ordre peut deacutecrire le comportement
cineacutetique de lrsquoadsorption du bleu de meacutethylegravene sur lrsquoargile brute et celle purifieacutee Des reacutesultats
similaires ont eacuteteacute observeacutes Gurses et al (2006) et Tsai et al (2007)
Les valeurs de kapp obtenus pour une solution de concentration initiale en BM de 10 mg L-1
sont supeacuterieures agrave celles obtenues pour la solution de 40 mg L-1
et ce lagrave quel que soit lrsquoordre
de la reacuteaction ou la concentration en H2O2 en solution Ces valeurs augmentent avec
lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 et passe de 36 10-3
agrave 02879 et de 05 10-3
agrave 0103
pour une les solutions en BM de 10 et 40 mg L-1
respectivement
5- Effet de la concentration en fer
Pour la suite nous eacutetudierons lrsquoeffet de la concentration en Fer sur lrsquoefficaciteacute du traitement
du BM pour deux solutions de concentration 10 et 40 mg L-1
en BM Les essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes en maintenant constante la concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
et en faisant varieacute la
concentration en Fe2+
de 02 agrave 134 mg L-1
correspondant agrave une variation du rapport R =
de 5 agrave 30
Figure 18 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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En absence de fer aucune baisse dans la concentration en BM nrsquoest observeacutee Pourtant degraves
lrsquoajout drsquoune faible concentration (02 mg L-1
) entraine une diminution progressive de la
couleur au cours du temps Il est eacutegalement observeacute que quel que soit la concentration initiale
en BM le temps de deacutegradation (td) du colorant est inversement proportionnel agrave la
concentration en Fe2+
en solution En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
td
passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 alors que pour une concentration
de 40 mg L-1
il passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig22)
Figure 19 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer industriel
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction du rapport R
[BM] = 10 mg L
-1 [BM] = 40 mg L
-1
kapp kapp
OR
DR
E
1
par
rapport
agrave B
M 30 00027 00125
15 00061 00321
10 0026 00496
5 02879 0103
Nous remarquons que lrsquoeffet de lrsquoaugmentation de la concentration en Fe2+
en solution sur la
cineacutetique de deacutegradation du BM est beaucoup plus important pour des faibles concentrations
(10 mg L-1
) que pour les fortes concentrations (40 mg L-1
) En effet pour une variation de R de
30 agrave 10 kapp eacutevolue de 27 10-4
min agrave 26 10-2
min soit un facteur 100 pour une concentration
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en BM de 10 mg L-1
alors qursquoelle eacutevolue de 00125 agrave 005 soit un facteur 4 pour une
concentration en BM de 40 mg L-1
Drsquoapregraves ces reacutesultats on peut conclure drsquoune faccedilon geacuteneacuterale que la preacutesence drsquoune forte
concentration du catalyseur favorise la formation des radicaux OHbull principaux responsable de
la deacutegradation du BM Pourtant il a eacuteteacute montreacute dans plusieurs eacutetudes (Brillas et al 2004
Diagne 2006 Oturan et al 1999) que le Fe2+
ajouteacute agrave forte dose entraine une perte du
rendement du proceacutedeacute puisque le Fe2+
en plus de son rocircle de catalyseur peut jouer un rocircle de
destructeur crsquoest-agrave-dire qursquoil piegravege les OHbull produits
Lrsquoeacutelimination des polluants reacutefractaires est donc tributaire de la preacutesence des ions meacutetallique
sauf qursquoil neacutecessite un apport important en Fe2+
ce qui entraine un coucirct (Bouafia 2010)
Crsquoest pour cette raison que nous avons opteacute pour lrsquoutilisation de la lateacuterite en faisant une
attaque acide afin drsquoextraire le fer pour traiter le BM
II- UTILISATION DE LATERITE
Les eacutechantillons de la lateacuterite choisie se preacutesentent tous sous forme de poudres de couleur
ocre Lrsquoapplication drsquoun proceacutedeacute qui neacutecessite des quantiteacutes preacutecis de fer est un peu difficile
pour un pays dont le taux drsquoalphabeacutetisation est seulement de 218 et un seuil de pauvreteacute
(PIB par habitant est eacutegal agrave 1500 $) En effet lrsquoajout drsquoune forte concentration du catalyseur
dans la solution agrave traiter peut diminuer lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute Fenton Lrsquoanalyse DRX a
montreacute que la lateacuterite existante au Burkina-Faso est riche en fer En effet pour la reacutegion de
Dano le pourcentage en fer atteint 44 en masse alors que pour Koubri il est de 31
La premiegravere question auquel on srsquoeacutetait poseacute est si le fer eacutetait facilement ex tractable ou bien il
neacutecessite une mineacuteralisation preacutealable
1- Effet des lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
La figure ci-dessous montre lrsquoallure de lrsquoeffet de lit de lateacuterite de Dano drsquoune part et celui de
Koubri drsquoautre avec ajustement de pH dans une solution du BM de concentration 40 mg L-1
en maintenant ma concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
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Figure 20 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
Nous observons que la solution du BM en contact avec le lit de Dano se deacutegrade plus vite que
celle en contact avec le lit de lateacuterite de Koubri Cela est ducirc au fait que la lateacuterite de Dano
libegravere plus facilement sa phase ferrique par rapport agrave celle de Koubri
2- Effet de lrsquoacide sur la lateacuterite (Dano et Koubri)
Dans ce cadre nous avons compareacute lrsquoeffet drsquoun lit de lateacuterite (ajustement du pH) et une lateacuterite
attaqueacutee avec du H2SO4 sur une solution du BM agrave 40 mg L-1
La concentration en H2O2 eacutetant
maintenue agrave 6 mg L-1
(figure 24)
Figure 21 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri
La figure 24 montre que la quantiteacute de colorant deacutegradeacutee deacutecroit plus rapidement dans le cas
de lrsquoattaque acide Ce comportement est ducirc qursquoelle libegravere plus de Fe2+
en solution Le Fe2+
en
contact avec le H2O2 forme les radicaux hydroxyles (OHbull) pour le traitement des polluants
organiques par le proceacutedeacute Fenton
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
[BM] mg
L-1
Dano Koubri
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Rendement
()
4394 9991 364 9685
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Le taux drsquoabattement du BM par lrsquoattaque acide sur la lateacuterite de Dano est de 9991 apregraves
un temps de manipulation de 5 heures alors que celui du lit de lateacuterite (ajustement du pH) est
de 4394 pour le mecircme intervalle de temps
Cette diffeacuterence de rendement entre les lits de deux lateacuterites (Dano 4394 et Koubri
364) est due que la lateacuterite de Dano libegravere plus facilement sa phase ferrique que celle de
Koubri Etant donneacute que les phases ferriques sont les mecircmes pour les deux lateacuterites on
pourrait conclure que la diffeacuterence provient aussi du fait que la lateacuterite de Dano est beaucoup
plus riche en fer Ce qui facilite son extraction et que pour Koubri la phase Anastase en TiO2
pourrait gecircner son extraction
3- Effet de trois types drsquoacides sur la deacutegradation du BM (lateacuterite de Dano et
Koubri)
Nous avons compareacute lrsquoefficaciteacute de 3 acides (sulfurique laquoH2SO4raquo chlorhydrique laquoHCl raquo et
nitrique laquoHNO3raquo) pour lrsquoextraction du fer des lateacuterites La concentration de la solution du
BM utiliseacutee est de 40 mg L-1
la concentration en H2O2 est toujours maintenue agrave 6 mg L-1
Figure 22 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri
La figure 25 montre que la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est la plus efficace pour la
deacutecoloration de la solution En effet Pour la lateacuterite de Dano le td est de 40 mn pour le H2SO4
et drsquoune heure (1h) et 1h30 pour le HNO3 et le HCl respectivement Pour celle de Koubri le
td de la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est drsquoune heure (1h) tandis que pour des deux autres
acides HCl et HNO3 les td sont respectivement de deux (2h) et quatre heure (4h)
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri
[BM] mg L-1
Dano Koubri
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Rendement () 9991 9890 9797 9685 9593 9223
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On peut deacuteduire que lrsquoefficaciteacute de lrsquoattaque acide par le H2SO4 utiliseacute pour extraire le fer de
la lateacuterite est due au caractegravere diacide (H2SO4)
4- Etude cineacutetique de deacutecoloration par lrsquoattaque acide (Dano et Koubri)
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig26)
Figure 23 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer extrait de la lateacuterite
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction des attaques acides (Dano et Koubri)
Attaque acide Dano Koubri
kapp
OR
DR
E 1 par
rapport
agrave B
M
HCl 00127 00094
HNO3 00131 00096
H2SO4 00142 00194
Nous remarquons que lrsquoutilisation de la lateacuterite de Dano ne change pas lrsquoordre apparent de la
vitesse de deacutegradation qui reste eacutegale 1 La valeur de kapp varie de 127 10-2
min-1
pour HCl et
142 10-2
min pour H2SO4 ce qui confirme bien le reacutesultat obtenu pour la figure 19
Pour la lateacuterite de Koubri la valeur de kapp varie de 910-3
min-1
pour HCl et 194 10-2
min-1
pour H2SO4
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5- Etude comparative entre le traitement du BM en utilisant le rapport R et le fer
de la lateacuterite (Dano et Koubri)
Sur la figure 27 nous avons superposeacute les reacutesultats obtenus pour la deacutegradation drsquoune solution
de 40 mg L-1
du BM en preacutesence de 6 mg L-1
de H2O2 avec lrsquoajout de Fer extrait de la lateacuterite
de Dano et Koubri drsquoune part et le fer industriel drsquoautre part
Figure 24 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel
Il est montreacute que le taux de deacutegradation obtenu est perceptiblement le mecircme seule reste un
handicap le temps de traitement 20 min pour le fer industriel 40 min pour le fer extrait de la
lateacuterite de Dano et 1h pour celui de Koubri
Le traitement par la lateacuterite de Dano est efficace et preacutesente donc un avantage certains
puisqursquoil permet de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du BM par rapport agrave celui par la lateacuterite de
Koubri qui deacutegrade seulement que 9796
Beaucoup drsquoeacutetudes ont eacuteteacute faites sur lrsquoeacutelimination du bleu de meacutethylegravene En utilisant le
charbon actif commercial CECA40 de granulomeacutetrie infeacuterieure agrave 125 μm Houas et al (1999)
ont eacutelimineacute 93 du BM dans lrsquoeau pour un temps de contact de 5heures Kumar and
Tamilarasan (2013) ont utiliseacute 01g de charbon actif agrave base des graines drsquoacacia pour eacuteliminer
9312 de BM Bennani et al (2010) ont eacutetudieacute lrsquoadsorption BM sur lrsquoargile brute et
purifieacutee Ils ont montreacute que le processus drsquoadsorption est tregraves rapide et que 95 de la quantiteacute
adsorbeacutee est atteinte pendant les dix premiegraveres minutes Talidi (2006) a utiliseacute la pyrophyllite
(argile) il a montreacute que lrsquoadsorption du BM est de lrsquoordre de 7845 6658 et 5471
respectivement pour les concentrations initiales de 75 225 et 374ppm Sassi and Bennour
(2011) ont utiliseacute le traitement biologique par Biosorption du BM par Pseudomonas
Aeruginosa isoleacute agrave partir drsquoune boue de laiterie a montreacute un taux drsquoeacutelimination du BM variant
de 45 agrave 55 aux valeurs de pH = 7 et 8
Nous pouvons dire que le traitement par la lateacuterite a permis de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du
BM par rapport aux eacutetudes faites en utilisant drsquoautres mateacuteriaux et que la lateacuterite recouvre
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 100 200 300
[BM
] mg
Lˉˡ
temps de traitement (mn)
Attaque acide
(Dano)
Attaque acide
(Koubri)
Fer industriel
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33 du continent mondial ce qui pourrait rendre son utilisation moins chegravere par rapport aux
autres traitements (Fer industriel Charbon actifhellip) puis qursquoon nrsquoa pas fait une eacutetude
eacuteconomique pour voir son cout
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CONCLUSION
Ce travail qui a porteacute sur la deacutegradation du colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute
Fenton en comparant les performances obtenues entre lrsquoutilisation du fer industriel (Fenton
classique) et le fer extrait de la lateacuterite ont montreacute que
Pour lrsquoutilisation du fer industriel la deacutegradation du BM est obtenue agrave une valeur de 3 pour
une variation du rapport des concentrations R de 15 agrave 5 et que lrsquoutilisation du peroxyde (H2O2)
seul ne peut pas deacutegrader le BM car son pouvoir oxydant nrsquoest pas assez suffisant pour
pouvoir deacutegrader le colorant Lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute est donc intimement lieacutee agrave lrsquoexistence de
deux reacuteactifs En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
le temps de deacutecoloration
(td) passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 et pour celle de 40 mg L-1
il
passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R Le traitement du BM par proceacutedeacute
fenton est donc tributaire de lrsquoutilisation de Fe2+
Afin de minimiser le coucirct du traitement et surtout voir lrsquoefficaciteacute du traitement en utilisant la
lateacuterite nous avons essayeacute de remplacer le fer industriel par le fer extrait de la lateacuterite
provenant de deux reacutegions du Burkina-Faso Dano et Koubri
Les reacutesultats obtenus par lrsquoutilisation du fer de la lateacuterite sont inteacuteressants pour des eacutetudes sur
drsquoautres colorants En effet le lit de lateacuterite avec ajustement du pH a permis une deacutegradation du
colorant de 44 pour un temps de traitement de 5h tandis que le traitement par lrsquoattaque acide
lui a deacutegradeacute le BM de pregraves que 100 En effet les taux drsquoabattements pour lrsquoattaque acide de
la lateacuterite de Dano et de Koubri sont respectivement de 99 au bout de 40 min et de 97 pour
une manipulation drsquoenviron 1 h
Cette eacutetude sur la deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en utilisation le fer de la lateacuterite
nous a permis de montrer qursquoil est possible de simplifier de point de vue utilisation et coucirct le
proceacutedeacute Fenton pour les colorants syntheacutetiques drsquoeffluents industriel
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PERSPECTIVES
En perspectives il serait inteacuteressant
De faire une eacutetude approfondi pour voir le cout du traitement du proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite
Essayer de traiter drsquoautres familles de colorants en utilisant la lateacuterite attaqueacutee par
lrsquoacide pour voir lrsquoefficaciteacute du systegraveme
Appliquer le traitement sur des effluents textiles reacuteels
Imaginer un systegraveme de traitement agrave grand eacutechelle
Essayer le traitement sur drsquoautres polluants reacutecalcitrant PCB pheacutenol pesticides
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REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE
Adnosinda M Martins M Nelson LJD Queiroz M (2003) Comparative studies of
fungal degradation of single or mixed bioaccessible reactive azo dyes Chemosphere
Vol 52 Page 973
Anselme C Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New-York Mc Graw
Hill Mallevialle Page 1087
Bach A Zach-Maor A Semiat R (2010) Characterization of iron oxide nanocatalyst in
mineralization processes Elsevier pp 6 Page 6
Barbeni M Minero C Pelizzetti E (1987) Chemical degradation of chlorophenols with
Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 16 Page 2237
Barclay S Buckley C (2000) Waste minimization guide for the textile industry University
of Durban South Africa Water Research Commission 1 Page 8
Barka N (2008) Lrsquoeacutelimination des colorants de synthegravese par adsorption sur un phosphate
naturel et par degradation photo catalytique sur TiO2 supporte (Thegravese doctorat Ndeg65)
Universiteacute Ibn Zohr UFR Physico-chimie des Mateacuteriaux agrave Caractegraveres Appliqueacutes Page
149
Benitez FJ Acero JL Real FJ (2001) The role of hydroxyl radical for the decomposition
of p-hydroxyl phenylacateic acid in aqueous solution Wat Res Vol 35 5 Page1343
Bennani Karim A Mounir B Hachkar M Bakasse M Yaacoubi A (2010) Elimination
du colorant basique ldquoBleu de meacutethylegravenerdquo en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi Erudit
_Journal of Water Science Vol 23 ndeg4 Page 388
Bouafia S (2010) Deacutegradation des colorants textiles par procegravedes drsquooxydation avanceacutee baseacutee
sur la reacuteaction de Fenton (Thegravese doctorat) Paris-Est et Saad Dahlab Paris Page160
Brillas E Boye B Sires I Garrido J Rodriguez R Arias C Cabot P-L (2004)
Electrochemical destruction of chlorophenoxy herbicides by anodic oxidation and
electro-fenton using a boron-bored diamond Electrochim Acta Vol49 Page 4496
Calobro V Pantano G Kang R Molinari R Drioli E (1990) Experimentation study on
integrated membrane processes in treatment of solution simulating textile effluents
Energy and analysis Vol 78 ndeg 2 Page 277
Cao J Wei L Huang Q Han S (1999) Reducing degradation of azo bye zero-valent iron
in aqueous solution Chemosphere Vol38 Page 571
De Heredia JB Torregrosa J Dominguez JR Peres JA (2001) Kinetic model for
phenolic compound oxidation by Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 45 Page90
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 41 -
Derradji C (2012) Traitement des eaux industrielles degradation des colorants azoiumlques par
un procegravede inteacutegreacute couplant un procegravede drsquooxydation avanceacutee et un traitement biologique
(Thegravese doctorat) Universiteacute Ferhat Abbas Page187
Diagne M (2006) Etude de degradation par oxydation avanceacutee eacutelectrochimique et
photochimique de pesticides organophosphoreacutes application a la degradation du
parathion meacutethyle et de lrsquoacephate en milieu aqueux (Thegravese doctorat) Universiteacute de
Marne-La valleacutee Page200
Ghosh D Bhattacharyya KG (2002) Adsorption of methylene blue on kaolinite Appl clay
Sci Vol20 Page 300
Goel RK Flora JRV Ferry J (2003) Mechanisms for naphthalene removal during
electrolytic aeration Wat Res V 37 Page 901
Gurses A Dogar Ccedil Yalcin M Accedilikyildiz M Bayrak R Karaca S (2006) The
adsorption kinetics of the cationic dye methylene blue onto clay J Hazard MatB Vol
131 Page 228
Haber F Weiss J (1934) The catalytic decomposition of hydrogen peroxide by iron salts
Pro Roy Soc A Vol147 Page 351
Hamada K Nishizawa M Yoshida D Mitsuishi M (1998) Degradation of an azo dye by
sodium hypochlorite in aqueous surfactant solution Dyes and pigments Vol 36 Page
322
Hayet B (2011) Elimination du 4-chlorophenols par POA (Thegravese doctorat) University Abou
Barh Belkaid Alger Page 164
Hsing HJ Chiang PC Chang EE Chen MY (2007) The decolorization and
mineralization of acid orange 6 azo in aqueous solution by advanced oxidation
processes A comparative study J Hazard Matter Page 16
Jaussaud P (1993) Histoire des colorants naturels Page 3
Kumar M Tamilarasan R (2013) Modeling studies for the removal of methylene blue from
aqueous solution using acacia fumosa seed shell activated carbon Elsevier Page 1116
Kuo CY Lo SL (1999) Oxidation of aqueous chlorobiphenols with photo-Fenton process
Chemosphere Vol 38page2051
Kuo W (1992) Decolorizing dye wastewater with Fentonrsquos reagent Vol 26 Ndeg 7 Page 886
Li ZM Shea PJ Comfort SD (1997) Fenton oxidation of 2 4 6-trinitrotoluene in
contaminated soil slurries Envir Eng Sci Vol 14 Page 56
Lopez C Valade AG Combourieu B Mielgo I Bouchon B Lema JM (2004)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 42 -
Mechanism of enzymatic degradation of the azo dye orange ii determined by exist 1h
nuclear magnetic resonance and electrospray ionization-ion trap mass spectrometry
Biochem Vol 335 Page 149
Mansour HB Boughzala O Dridi D Barillier D Chekir-Ghedira L Mosrati R (2010)
Les colorants textiles sources de Contamination de lrsquoeau Criblage de la toxiciteacute et des
meacutethodes de traitement Erudit Vol 24 ndeg 3 Page 238
Marciel R Santrsquoanna JGL Dezotti M (2004) Phenol removal from high salinity effluents
using Fentonrsquos reagent and photo-fenton reactions Chemosphere Vol57 Page 719
Martinez-Huitle CA Ferro S (2006) Electrochemical oxidation of organic polluants for the
wastewater treatment direct and indirect processes Chem Soc Rev Vol 35 Page
1340
Meink F Stoof H Kohrschuter H (1997) Les eaux reacutesiduaires individuelles Masson 2egraveme
eacutedition
Nadjette (2009) Deacutegradation photo catalytique de polluants organiques (Meacutethyle orange
pentachlorophenol et acide benzoiumlque) en preacutesence du dioxyde de titane nanocristallin
eacutelaboreacute par la meacutethode sol-gel (Thegravese doctorat) Badji Mokhtar-Annaba University
Page101
Naima S (2008) Traitement des effluents des huileries drsquoolive par oxydation au H2O2 (Thegravese
doctorat) Universiteacute MrsquoHamed Bougara-Boumerdes Laboratoire de Recherche
Technologie Alimentaire (LRTA) Page 154
Neyens E Baeyens J Weemaes M De Heyder B (2003) Pilot-scale peroxidation (H2O2)
of sewage sludge J Hazard MatB Page 106
Oturan M Aaron J Oturan N Pinson J (1999) Degradation of chlorophenoxyacid
herbicide in aqueous media using a nevol electrochemical method Pestic Sci Vol55
Page 562
Ounissa K (1996) Biodeacutegradabiliteacute adsorption et eacutechange ionique de quelques colorants
cationiques preacutesents dans les effluents liquides de la teinturerie de lrsquouniteacute Couvertex
drsquoAinDjasser (Thegravese doctorat) University Mentouri Constantine Page 103
Pagga U Brown D (1986) The degradation of dyestuffs part II Behaviour of dyestuffs in
aerobic biodegradation tests Chemosphere 15 4 Page 491
Parsons S (2004) Advanced oxidation processes for water and wastewater treatment Iwa
Alliance House Londres Page 356
Raghavacharya C (1997) Color removal from industrial effluents - A comparative review of
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 43 -
available technologies Chem Eng World Vol 32 Page 54
Redha MD (2011) Traitement de colorants azoiumlque et anthroquinoniques par procegravedes
drsquooxydation avanceacutees (POA) (Thegravese doctorat) Universiteacute de Sciences et Tchnologies de
Lille 1 Universiteacute Abdelhamid IBN Badis de Mostaganem Page 202
Spadaro JT Isabelle L Renganathan V (1994) Hydroxyl radical mediated degradation of
azo dyes Evidence for benzene generation Envir Sci Techn Vol 26 Page 1389
Suty H De Traversay C Coste M (2003) Application of advanced oxidation processes
Present and future Page 8
Tang W Huang CP (1996) 2 4-dichlorophenol oxidation kinetics by Fentonrsquos reagent
Environ Scie Techn Vol17 Page 1378
Tang WZ Tassos S (1997) Oxidation kinetics and mechanisms of trihalomethanes by
Fentonrsquos reagent Wat Res Vol 31 Ndeg 5 Page 1125
Taylor J Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New - York Mc Graw-
Hill Vol 9 Page 9
Tsai W Hsu H Su TY Lin KY Minglin C Dai T (2007) The adsorption of cationic
dye from aqueous solution onto acid-activated andesite J Hazard Matter Vol147
Page 1062
Van der Bruggen B Lejon l Vandecasteele C (2003) Reuse treatment and discharge of the
concentration of pressure-driven membrane processes Environ Scie Techn Vol 37 ndeg
37 Page 3738
Vendevivere PC Bianchi R Verstraete W Y (1998) Treatment and creuse from the textile
wet-processing industry Review of emerging technologies J Chem Techn Biotechn
Vol72 Page 302
Watts RJ Jones AP Chen P-H Kenny A (1997) Mineral-catalyzed Fenton-like
oxidation of sorbed chlorobenzenes Water Environment Research 69 Page 275
Wu CH Chang CL (2006) Decolorization of reactive red 2 by advanced processes
comparative studies of homogeneous and heterogeneous systems J Hazard Matter
Page 272
Yameogo DDS (2013) Deacutegradation de lrsquoamarante par procegravede photo-Fenton homogegravene et
heacuteteacuterogegravene avec charbon actif(CA) (Rapport de stage) Page 30 2IE
Yoshida M Lee BD Hosomi M (2000) Decomposition of aqueous tetrachloroethylene by
Fenton oxidation treatment Water Sci Technol Vol 42 Page 208
Zaviska F Drogui P Mercier G Blais J-F (2009) Proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee dans le
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 44 -
traitement des eaux et des effluents industriels Application agrave la deacutegradation des
polluants reacutefractaires Erudit Vol 22 ndeg 4 Page 564
Zawlotzki Guivarch E (2004) Traitement des polluants organiques en milieux aqueux par
procegravede eacutelectrochimique drsquooxydation avanceacutee ldquoElectro-Fentonrdquo Application a la
mineacuteralisation des colorants syntheacutetiques (Thegravese doctorat) Universiteacute de Marne-La
valleacutee Page 205
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique 10
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes 14
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 16
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
17
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene 19
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm) 20
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t =
20 min) 24
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM 25
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM 26
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2 29
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence
de la variation du H2O2 29
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du
BM en fonction du rapport R 31
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite 33
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri 34
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du
BM en fonction des attaques acides (Dano et Koubri) 35
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LISTE DES ABREVIATIONS
A Absorbance de la lumiegravere (nm)
BM Bleu de meacutethylegravene
C Concentration massique ou molaire en soluteacute (mg L-1
ou Mmol L-1
)
C0 Concentration initiale du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
CA Code Article
CCI Chambre de Commerce et drsquoIndustrie
DBO Demande Biologique en Oxygegravene
DCO Demande Chimique en Oxygegravene
ENH Electrode Normal agrave Hydrogegravene
e- Electron
Fe2+
Fer ferreux
Fe3+
Fer ferrique
H2O2 peroxyde drsquohydrogegravene
H2SO4 Acide sulfurique
HCl Acide chlorhydrique
HNO3 Acide nitrique
I Intensiteacute lumineuse traverseacutee
I0 Intensiteacute initiale lumineuse
kapp constante de vitesse apparente
LEDES Laboratoire Eau Deacutepollution Ecosystegraveme et Santeacute
mL Milli litre
min Minute
nm Nanomegravetre
MΩ Meacutega ohm
OHbull Radicaux hydroxyles
POA Proceacutedeacute drsquoOxydation Avanceacutee
V Vitesse cineacutetique de deacutegradation
UV Ultra-violet
microScm Micro-siemens par cm
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λ Longueur drsquoonde (nm)
α Ordre partiel
τ Rendement ou taux de deacutegradation ()
td Temps de deacutecoloration (min)
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INTRODUCTION GENERALE
Quel que soit le deacuteveloppement de la socieacuteteacute lrsquoeau reste un facteur primordial dans toutes les
couches socio-eacuteconomiques Malheureusement lrsquoeau douce disponible pour les humains et
aussi pour le reste de lrsquoeacutecosystegraveme repreacutesente moins de 1 du volume total drsquoeau sur terre et
la qualiteacute de la partie disponible et potentiellement utilisable par lrsquohomme nrsquoest que de 01
et nrsquoa cesseacute de se deacutegrader et parfois dlsquoune maniegravere irreacuteversible Selon lrsquoONG Water Aiumld 34
millions de personnes au Burkina-Faso nrsquoont pas accegraves agrave lrsquoeau potable
Lrsquoindustrie du textile est lrsquoune des industries la plus consommatrice drsquoeau (par exemple pour
teindre quelques 30 milliards de kilo de tissusan il faut consommer 4 milliards de tonnes
drsquoeauan) et geacutenegravere des rejets constitueacutes de moleacutecules organiques reacutecalcitrantes preacutesentant
geacuteneacuteralement des problegravemes de couleur de concentrations eacuteleveacutees de DBO de DCO de
matiegraveres en suspension ainsi que de toxiciteacute et de conductiviteacute eacuteleveacutees Selon la Banque
mondiale lrsquoindustrie textile est responsable de 17 agrave 20 de la pollution de leau dans le
monde En 2009 les colorants syntheacutetiques ont presque complegravetement supplanteacutes les
colorants naturels La production mondiale des colorants est estimeacutee agrave plus de 800000
tonnesan (Mansour et al 2010) Drsquoapregraves la Chambre de Commerce et drsquoIndustrie du Burkina
(CCI) la quantiteacute de colorants importeacutee au Burkina-Faso est de 79 tonnes en 2012
Ces colorants dans lrsquoensemble sont toxiques de par leur composition et leurs modes
drsquoutilisation Ils sont susceptibles drsquoinduire chez lrsquoHomme des dermatoses voire des cancers
de la peau tant pour les personnes travaillant agrave la teinture des fibres textiles que via la
transpiration pour les personnes portant les vecirctements De plus les effluents non traiteacutes de ces
colorants sont responsable apregraves rejets de la deacutegradation de lrsquoenvironnement (des eaux de
surface et souterraines des sols voire de la veacutegeacutetation) Pour remeacutedier agrave tous ces impacts
neacutegatifs un traitement par deacutecoloration de ces effluents srsquoimpose avant tout rejet dans
lrsquoenvironnement
La deacutecoloration des rejets de lrsquoindustrie textile est souvent difficile car les colorants
organiques ne sont pas deacutegradeacutes par voies conventionnels En effet ces produits sont stables
aux agents oxydants aux rayonnements et reacutesistent fortement agrave la digestion aeacuterobie Pour cela
plusieurs types de traitement ont eacuteteacute deacuteveloppeacutes et testeacutes notamment lrsquoosmose inverse la
preacutecipitationcoagulation des matiegraveres colorantes lrsquoadsorption sur charbon actif la filtration
membranaire (Barclay and Buckley2000) Cependant ces proceacutedeacutes classiques de traitement
ne reacutepondent pas agrave cette attente car ils sont pour la plupart non destructifs et tregraves couteux
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Pour reacutepondre agrave cette faille de nouveaux proceacutedeacutes ont eacuteteacute deacuteveloppeacutes dont les proceacutedeacutes
drsquooxydation avanceacute (POA) qui sont des proceacutedeacutes de traitement oxydatif subdiviseacutes en quatre
groupes(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon
puisse utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et son
potentiel normal drsquooxydoreacuteduction est de 28VENH (Parsons 2004)
Le proceacutedeacute fenton un des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee est une technologie eacuteprouveacutee et
efficace pour la destruction drsquoun grand nombre de polluant organique Cette technique
consiste agrave initier des reacuteactions de deacutecomposition du peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) par des
sels meacutetalliques en vue de geacuteneacuterer des espegraveces radicalaires (OHbull HO2
bull etc) tregraves reacuteactives
Son inconveacutenient majeur est qursquoil neacutecessite une grande quantiteacute de produits chimiques en
phase homogegravene tels que le fer (Fe2+
) qui geacutenegravere un cout suppleacutementaire et conduit agrave la
geacuteneacuteration de grandes quantiteacutes de boues ou agrave la formation de deacuteriveacutes pour le traitement
Lrsquoobjectif de cet meacutemoire est drsquoeacutetudier la deacutegradation du bleu de meacutethylegravene modegravele de
colorant syntheacutetique textile par le proceacutedeacute fenton en remplaccedilant le fer industriel (Fe3+
Fe2+
)
par le fer extrait de la lateacuterite locale en vue de reacuteduire le cout des traitements des effluents
textiles Si cette expeacuterience au laboratoire donne des reacutesultats satisfaisants elle pourrait ecirctre
extrapoleacutee agrave grande eacutechelle et ecirctre une des solutions pour le traitement de rejets textiles par
des mateacuteriaux locaux en Afrique puisque la lateacuterite recouvre environ 33 de continent
africain et est tregraves abondante au Burkina-Faso
Apregraves une introduction geacuteneacuterale ce meacutemoire sera structureacute en trois (03) chapitres
Le premier chapitre sera consacreacute agrave une eacutetude bibliographique sur les colorants les
meacutethodes de traitements des effluents textiles et la lateacuterite
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Le second chapitre abordera la partie mateacuterielles et meacutethodes Nous deacutecrirons les
protocoles expeacuterimentaux le mateacuteriel et les reacuteactifs employeacutes ainsi que les meacutethodes
expeacuterimentales utiliseacutees
Le troisiegraveme chapitre est consacreacute aux reacutesultats obtenus accompagneacutes drsquoune
discussion afin de comparer nos reacutesultats aux autres eacutetudes faites sur la deacutegradation du
bleu de meacutethylegravene (BM) par drsquoautres mateacuteriaux
Une conclusion geacuteneacuterale ainsi que quelques perspectives seront preacutesenteacutees en fin du
document
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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CHAPITRE I REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
I- LES COLORANTS (Caracteacuteristiques classification et toxiciteacute)
1- Historique des colorants
Depuis le deacutebut de lrsquohumaniteacute les colorants appliqueacutes dans pratiquement toutes les activiteacutes
humaines (peinture teinture du papier de la peau et des vecirctements) eacutetaient drsquoorigines naturelles
et veacutegeacutetales Ces colorants sont tous des composeacutes aromatiques qui proviennent essentiellement
des plantes tel que lrsquoalizarine et lrsquoindigo Lrsquoindustrie des colorants syntheacutetiques est neacutee en 1856
quand le chimiste anglais W H Perkin dans une tentative de synthegravese de la quinine artificielle
pour soigner la malaria a obtenu la premiegravere matiegravere colorante syntheacutetique qursquoil appela
mauve (aniline colorant basique) Apregraves la deacutecouverte de la mauve de nouveaux colorants
ont commenceacute agrave paraitre sur le marcheacute (Jaussaud 1993)
Au deacutebut du 20egraveme
siegravecle les colorants syntheacutetiques ont presque complegravetement supplanteacutes les
colorants naturels Selon Mansour et al (2010) la production mondiale des colorants est
estimeacutee agrave plus de 800000 tonnesan
2- Deacutefinition des colorants
Un colorant est une substance coloreacutee qui interagit avec le milieu dans lequel elle est introduite
et le colore en srsquoy dissolvant etou dispersant lui confeacuterant la proprieacuteteacute de teindre Cette
proprieacuteteacute reacutesulte drsquoune affiniteacute particuliegravere entre le colorant et la fibre Selon le type
drsquoapplication et drsquoutilisation les colorants syntheacutetiques doivent reacutepondre agrave un certain nombre
de critegraveres afin de prolonger la dureacutee de vie des produits coloreacutes sur lesquels ils sont appliqueacutes
Ces critegraveres sont la reacutesistance agrave lrsquoabrasion la stabiliteacute photolytique des couleurs la reacutesistance
agrave lrsquooxydation chimique (notamment les deacutetergents) et aux attaques microbiennes(Pagga and
Brown 1986) et (Zawlotzki Guivarch 2004)
3- Classification des colorants syntheacutetiques
Les matiegraveres colorantes se caracteacuterisent par leur capaciteacute agrave absorber les rayonnements lumineux
dans le spectre visible (de 380 agrave 750 nm) La transformation de la lumiegravere blanche en lumiegravere
coloreacutee par reacuteflexion sur un corps ou par transmission ou diffusion reacutesulte de labsorption
seacutelective deacutenergie par certains groupes datomes appeleacutes chromophores la moleacutecule colorante
eacutetant le chromogegravene Dautres groupes datomes du chromogegravene peuvent intensifier ou changer
la couleur due au chromophore ce sont les groupes auxochromes (Barka 2008)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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4- Les colorants aziniques (thiazines)
Les colorants thiazines sont analogues aux colorants oxazines sauf que lrsquoatome de soufre
remplace lrsquoatome drsquooxygegravene dans lrsquoanneau heacuteteacuterocyclique Ces colorants ont un noyau
phenazonium comme chromophore avec des groupes amineacutes en para par rapport au soufre
comme auxochrome Ils ont un intervalle de couleur du vert au bleu et ils sont stables agrave la
lumiegravere Ils sont utiliseacutes dans le domaine du textile meacutedecine pharmacie et biologie
Seulement cinq colorants thiazines sont connus et toujours fabriqueacutes azure A azure B azure C
thionine et bleu de meacutethylegravene
Le colorant thiazine le plus important est le bleu de meacutethylegravene deacutecouvert par Caro en 1876
Colorants doxazines Colorants thiazines
Oxazines
Thiazine
5- Toxiciteacute des colorants
La prise de conscience quant agrave la dangerositeacute de certains colorants a commenceacute vers 1890 ougrave
lrsquoon surveillait essentiellement les teneurs en cuivre en arsenic et en plomb dans les colorants
syntheacutetiques ou mineacuteraux Cependant bien que des toxicologues aient auparavant mis en
eacutevidence chez les animaux le risque de cancer lieacute agrave lrsquoingestion de certains colorants azoiumlques
rouges ce nrsquoest qursquoapregraves la deuxiegraveme (2egraveme
) guerre mondiale que des seacuterieux tests biologiques
ont abouti agrave la remise en cause de la plupart des colorants utiliseacutes Une reacuteglementation plus
exigeante a eacuteteacute instaureacutee en 1960 concernant le test de toxicologique des colorants mis sur le
marcheacute Pour le cas du Burkina-Faso il yrsquoa un deacutecret ndeg2001-185 (article 12) portant
interdiction de rejet dans lrsquoenvironnement de certaines substances canceacuterigegravenes dans
lrsquoenvironnement
6- Proprieacuteteacutes physico-chimiques du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene colorant azinique (thiazine) de la famille basique ou cationique aussi
appeleacute chlorure de bis-(dimethylamino)- 37 phenazathionium est soluble dans lrsquoeau (50 g L-1
) et
moins soluble dans lrsquoalcool (10 g L-1
) Sa formule chimique est C16H18ClN3S une masse molaire
de 319852 g mol-1
se preacutesente sous forme drsquoune poudre cristalline drsquoun bleu fonceacute est un deacuteriveacute
azoteacute (Fig1)
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Figure 1 Bleu de meacutethylegravene et sa structure chimique
Il est couramment utiliseacute comme modegravele de contaminant organique en raison de sa structure
moleacuteculaire stable Dans la reacuteaction de reacuteduction le BM se transforme en leuco meacutethylegravene
incolore due agrave la perte du doublet libre de lrsquoazote et introduction drsquoun atome drsquohydrogegravene
Le BM sous sa forme incolore est
(Eq 1)
bleu de meacutethylegravene chlorure de meacutethylthioninium
S
N
N NCl-
hydroxyde de meacutethylthioninium
S
N
N N HO
Figure 2 Forme incolore du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene est le colorant le plus couramment utiliseacute dans la teinture du coton du bois
et de la soie Il peut provoquer des brucirclures oculaires responsables de blessures permanentes aux
yeux de lrsquohomme et des animaux Son inhalation peut donner lieu agrave des difficulteacutes respiratoires
entrainer des cas drsquoaneacutemie apregraves une absorption prolongeacutee et son ingestion par la bouche produit
une sensation de brucirclure provoque des nauseacutees des vomissements transpiration et sueurs
froides abondantes (Ghosh and Bhattacharyya 2002) Il est aussi est toxique pour les algues et
les petits crustaceacutes agrave partir des concentrations de 01 mg L-1
et 2 mg L-1
respectivement (Ounissa
1996 Meink et al 1997)
Le traitement des rejets industriels contenant ce type de colorant srsquoavegravere drsquoun grand inteacuterecirct
II- TRAITEMENT DES REJETS TEXTILES
1- Geacuteneacuteraliteacutes sur les meacutethodes de traitements
Le traitement des rejets textiles compte tenu de leur heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute de composition conduira
toujours agrave la conception drsquoune chaine de traitement assurant lrsquoeacutelimination des diffeacuterents
polluants par des eacutetapes successives La premiegravere eacutetape consiste agrave eacuteliminer la pollution par
lrsquointermeacutediaire de preacutetraitement (deacutegrillage dessablage deacuteshuilage etc) etou de traitement
physique ou physico-chimique assurant une seacuteparation solide-liquide Drsquoapregraves Barclay and
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Buckley (2000) les techniques de deacutepollution intervenant le plus courant en deuxiegraveme eacutetape
dans les industries se divisent en trois cateacutegories
1- Biologique
Traitement aeacuterobie
Traitement anaeacuterobie
2- Physique
Meacutethode de preacutecipitation (coagulation floculation seacutedimentation)
Adsorption (sur charbon actif)
Osmose inverse filtration sur membrane
3- Chimique
Oxydation (oxygegravene ozone oxydants tels que le H2O2 NaOCl)
Reacuteduction (Na2S2O2)
Meacutethode de complexomeacutetrique
Reacutesine eacutechangeuse drsquoions
A- Meacutethodes biologiques
Lrsquoavanceacutee technologique a permis la conception des systegravemes de traitement biologique
perfectionneacutes en se basant sur lrsquoautoeacutepuration naturelle des eaux Ces proceacutedeacutes biologiques se
font selon deux modes traitements en aeacuterobie (en preacutesence de lrsquooxygegravene) et traitement en
anaeacuterobie (les microorganismes deacutegradent la matiegravere organique en absence de lrsquooxygegravene)
Les proceacutedeacutes drsquoeacutepuration par voie biologique sont baseacutes sur la transformation microbienne des
colorants La plupart des colorants azoiumlques sont tregraves stables et non biodeacutegradables Beaucoup
drsquoeacutetudes ont deacutemontreacute la biodeacutegradation partielle ou complegravete de certains colorants par voie
biologiques (Adnosinda et al 2003) et (Lopez et al 2004) Mecircme si ces techniques sont
adapteacutees agrave un nombre de polluants organiques elles ne sont pas toujours applicables sur les
effluents textiles industriels en raison de fortes concentrations de polluants de leur toxiciteacute qui
entrainent la destruction des microorganismes ou des boues biologiques agrave traiter
B- Meacutethodes physiques
Lorsque les eaux useacutees ne se precirctent pas agrave une deacutepollution par voie biologique (effluent peu ou
pas biodeacutegradable tempeacuterature trop faible valeurs extrecircmes de pH preacutesence de toxiques)
des proceacutedeacutes physico-chimiques classiques permettent de compenser soit en se substituant
totalement agrave lrsquoeacutepuration par voie biologique soit en traitement compleacutementaire On peut citer
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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par exemple la coagulation-floculation suivie drsquoune deacutecantation (clarification) lrsquoadsorption sur
charbon actif lrsquoeacutechange drsquoions ou la filtration membranaire
B1- Coagulation-floculation
Sous le terme de coagulationndashfloculation on entend tous les processus physico-chimiques par
lesquels des particules colloiumldales ou des solides en fine suspension sont transformeacutes par des
floculants chimiques en espegraveces plus visibles et seacuteparables (les flocs) Les flocs formeacutes sont
ensuite seacutepareacutes par deacutecantation et filtration puis eacutevacueacutes Les coagulants inorganiques tels que
lrsquoalun (Al2(SO4)314H2O) donnent les reacutesultats plus que satisfaisants pour la deacutecoloration des
effluents textiles contenant des colorants disperseacutes de cuve et soufreacutes mais sont totalement
inefficaces pour les colorants azoiumlques acides et basiques (Barclay and Buckley 2000) et
(Vendevivere et al 1998) Par ailleurs la coagulationndashfloculation ne peut ecirctre utiliseacutee pour les
colorants fortement solubles dans lrsquoeau comme le cas du BM
Le principal deacutesavantage de cette technique est qursquoelle geacutenegravere une importante quantiteacute de boue
entrainant des investissements suppleacutementaires
B2- Filtration membranaire
Dans ce proceacutedeacute les polluants sont retenus par une membrane semi permeacuteable dont le diamegravetre
des pores est infeacuterieur agrave celui des moleacutecules agrave eacuteliminer Cette technique est largement utiliseacutee
dans le domaine de lrsquoeau potable et le dessalement La filtration sur membrane sous lrsquoeffet
drsquoune pression hydraulique se deacutecline en microfiltration lrsquoultrafiltration la nano filtration et
lrsquoosmose inverse Parmi les quatre types de proceacutedeacutes la nano filtration et lrsquoosmose inverse sont
les plus adapteacutes agrave la reacuteduction partielle de la couleur et des petites moleacutecules organiques
(Taylor and Jacobs 1996) (Calobro et al 1990) En effet la nano filtration srsquoapplique surtout
au traitement des bains de teinture de colorants reacuteactifs en agissant comme un filtre moleacuteculaire
tandis que la microfiltration retient les mateacuteriaux colloiumldaux tels que les colorants disperseacutes ou
de cuve gracircce agrave une laquomembrane eacutecranraquo (Van der Bruggen et al 2003) Lrsquoultrafiltration ne
srsquoapplique qursquoagrave la reacuteduction de DCO et des solides en suspension (Anselme and Jacobs 1996)
et nrsquoest reacuteellement efficace qursquoen combinaison avec la coagulationfloculation
B3- Adsorption sur charbon actif et autres mateacuteriaux
Le polluant est transfeacutereacute de la phase liquide vers la phase solide lors de lrsquoadsorption Le
charbon actif eacutetant consideacutereacute comme lrsquoadsorbant le plus efficace pour la reacuteduction de la
couleur est limiteacute pour lrsquoeacutelimination de certains colorants Seuls les cationiques colorant agrave
mordant disperseacutes ou dits de cuve sont eacutelimineacutes par cette technique (Raghavacharya 1997)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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C- Meacutethodes chimique
Les techniques drsquooxydation chimiques sont geacuteneacuteralement appliqueacutees quand les proceacutedeacutes
biologiques sont inefficaces Elles peuvent ecirctre ainsi utiliseacutees pour les proceacutedeacutes biologiques en
eacutetapes de preacutetraitement afin de diminuer la charge polluante Lrsquooxydation chimique est
eacutegalement appliqueacutee pour le traitement des organiques dangereux preacutesents en faibles
concentrations et des effluents chargeacutes de constituants reacutesistants aux meacutethodes de
biodeacutegradation Le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) le Cl2 et O3 sont les reacuteactifs les plus souvent
utiliseacutes pour ce type de traitement Le H2O2 est un oxydant moyennement fort et son application
pour le traitement des polluants organiques et inorganiques est bien eacutetablie (Neyens et al
2003) Mais lrsquooxydation par H2O2 nrsquoest pas suffisamment efficace pour de fortes concentrations
en colorant Hamada et al (1998) ont proposeacute de traiter les colorants azoiumlques par hypochlorure
de sodium Cependant si la moleacutecule initiale est deacutetruite les halogegravenes sont susceptibles de
former des trihalomeacutethanes comme sous-produits de deacutegradation lesquels sont canceacuterigegravenes
pour lrsquoHomme
Drsquoougrave la neacutecessiteacute drsquoutiliser des produits drsquooxydation encore plus performant comme les
proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutes (POA)
2- Procegravedes classiques de traitement des effluents textiles Proceacutedeacutes drsquoOxydation
Avanceacutee (POA)
Lrsquoindustrialisation intensive qui a vu le jour au cours du dernier siegravecle a causeacute lrsquoapparition dans
lrsquoenvironnement de polluants eacutemergents reacutefractaires qui sont reconnus canceacuterigegravenes et
mutagegravenes Dans lrsquooptique de limiter la pollution de lrsquoenvironnement des strateacutegies de
traitement efficaces et eacutecologiques ont eacuteteacute deacuteveloppeacutees Parmi ces strateacutegies se trouve
lrsquoapplication des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee (POA) Figure 3
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Il srsquoagit de proceacutedeacutes de traitement oxydatif qui peuvent ecirctre subdiviseacutes en quatre groupes
(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse
utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et reacutepondent aux
critegraveres suivant (Suty et al 2003)
Ne pas induire de pollution secondaire
Non toxique
Non corrosif pour les eacutequipements
Etre le plus rentable possible
Etre relativement le plus simple agrave manipuler
Les OHbull sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse utiliser dans le domaine des
eaux et des effluents industriels avec une vitesse drsquooxydation (109
fois plus eacuteleveacutee) agrave celle de
lrsquoozone et son potentiel drsquooxydation est de 28 VENH (Parsons 2004) Tableau 1
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique
Oxydant Pouvoir oxydant Edeg (VENH)
OHbull 280
Oo 242
O3 207
H2O2 (milieu acide) 178
Cl2 136
O2 123
Plusieurs secteurs ont utiliseacutes ces proceacutedeacutes pour traiter leurs eaux par exemple Parsons (2004)
lrsquoa utiliseacute pour le traitement des eaux de surface et souterraines Martinez-Huitle and Ferro
(2006) lrsquoont utiliseacute pour le traitement des eaux industrielles Hayet (2011) lrsquoa testeacute dans
lrsquoeacutelimination du 4- chloropheacutenol Hsing et al (2007) et Wu and Chang (2006) ont lrsquoutiliseacute pour
deacutecolorer les eaux des industries textiles Bouafia (2010) a utiliseacute le proceacutedeacute drsquooxydation
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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avanceacutee baseacutee sur le reacuteactif de fenton pour deacutegrader les colorants textiles Derradji (2012) a
coupleacute le POA avec un traitement biologique pour le traitement des eaux useacutees industrielles
3- Reacuteactif de Fenton (H2O2Fe2+
)
Fenton avait deacutecrivit agrave la fin du XIX egraveme
siegravecle que le fer ferreux (Fe2+
) favorisait fortement
lrsquooxydation de lrsquoacide maleacuteique par le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) en milieu acide (Fenton
1894) Des travaux ulteacuterieurs ont montreacute que la combinaison de H2O2 et de Fe2+
nommeacute
laquo Reacuteactif de Fenton raquo eacutetant un oxydant efficace pour une grande varieacuteteacute de substrats
organiques notamment les pheacutenols les pesticides les aromatiques polycycliques et des
colorants en particulier les azoiumlques (Spadaro et al 1994 Benitez et al 2001 De Heredia et
al 2001) Quarante (40) ans plus tard Haber and Weiss (1934) identifiaient le radical
Hydroxyl comme eacutetant lrsquoespegravece oxydante de la reacuteaction preacutesenteacutee ci-dessous et communeacutement
appeleacutee reacuteaction de Fenton
(Eq2)
Le fer ferrique geacuteneacutereacute peut ensuite reacuteagir avec le peroxyde drsquohydrogegravene pour redonner le fer
ferreux
(Eq3)
La vitesse de deacutecomposition de H2O2 par le Fer II augmente lorsque le pH augmente (le 5) car
dans cette gamme de pH la forme preacutedominante Fe(OH) 2+
est beaucoup plus reacuteactive que lrsquoion
Fe2+
(Kuo 1992)
Lrsquoeacutetude de la deacutepollution des effluents textiles coloreacutes par le proceacutedeacute Fenton (systegraveme H2O2
Fe2+
) a eacuteteacute reacuteveacuteleacutee tregraves efficace et plusieurs eacutetudes ont montreacute que le taux de mineacuteralisation des
colorants syntheacutetiques augmente avec lrsquoaugmentation des doses des reacuteactifs et du temps de
reacuteaction Le rapport des reacuteactifs R =
et le rapport
joue aussi un rocircle important
dans la vitesse de deacutegradation de colorants de deacutepart et sur le taux de mineacuteralisation (Kuo
1992)
Le proceacutedeacute Fenton possegravede trois (03) caracteacuteristiques attractives pour le traitement des
composeacutes organiques (Redha 2011)
Les radicaux hydroxyles OHbull produits reacuteagissent tregraves rapidement (10
9 fois plus reacuteactif
que le O3)
Les reacuteactifs sont simples agrave manipuler et sans danger pour lrsquoenvironnement
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Les produits finaux de deacutegradation (H2O CO2 ions mineacuteraux et hydroxydes ferriques)
nrsquointroduisent pas une pollution suppleacutementaire
Le proceacutedeacute de Fenton est composeacute geacuteneacuteralement de quatre eacutetapes principales ajustement du
pH oxydation neutralisation et coagulationpreacutecipitation Pour lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute la
reacuteaction de fenton ne peut se produire qursquoagrave un pH voisin ou eacutegal agrave 3 ce qui reacutesulte un ajout des
solutions acides Au-delagrave des valeurs de pH comprises entre 3 et 4 le fer (Fe2+
ou Fe3+
) est
susceptible de preacutecipiter et former des hydroxydes de fer induisant ainsi une faible activiteacute
catalytique Le milieu doit ecirctre approvisionneacute drsquoune maniegravere continue Ce qui peut alourdir les
couts de traitement
Le proceacutedeacute Fenton est consideacutereacute aujourdrsquohui comme le proceacutedeacute dont sa mise en œuvre est facile
et plus utiliseacute dans le monde pour le traitement drsquoeffluents industriels textiles mais le proceacutedeacute
est limiteacute par le manque de geacuteneacuteration du catalyseur qui neacutecessite geacuteneacuteralement un apport
constat en reacuteactif et qui contraint de ce fait agrave lrsquoapprovisionner en continu le milieu en peroxyde
drsquohydrogegravene (H2O2) tregraves couteux
III- LA LATERITE
Le Burkina-Faso est un pays de lrsquoAfrique occidentale avec une superficie de 274 000 kmsup2 et le
recouvrement lateacuteritique est un caractegravere dominant des paysages peacuteneacuteplaines ou tabulaires qui
caracteacuterisent sa plus grande partie Les lateacuterites se preacutesentent sous forme de plateaux eacutetendus
buttes teacutemoins cuirasses indureacutes etc Lrsquoeacutepaisseur de ces lateacuterites varie selon la nature des
formations sur lesquelles elles se reposent
La lateacuterite (du latin later brique) est une roche rouge ou brun qui se forme par alteacuteration des
roches sous les climats tropicaux Elle est constitueacutee du fer (Limonite ferrihydrite geothite
heacutematite) drsquoaluminium (Gibbsite cliachite boehmite) de titane de manganegravese et de
silicium On la trouve surtout en domaine intertropical et recouvre 33 des continents
Pour lrsquoeacutetude de la deacutegradation du colorant BM nous avons utiliseacute deux types de lateacuterite
provenant lrsquoune de la reacutegion de Koubri dans le Centre et contenant 314 de fer et lrsquoautre dans
la reacutegion Sud-Ouest du Burkina-Faso contenant 447 pour le traitement (Figure 4) Ces
lateacuterites ont eacuteteacute caracteacuteriseacutees au Laboratoire CRISMAT (Centre National de Recherche et de
Technologie Mateacuteriaux ENSI Caen) en France
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI)
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CHAPITRE II MATERIELS ET METHODE
Lrsquoutilisation des substances organiques dans lrsquoindustrie sans traitement est la deacutegradation de la
qualiteacute des eaux qui se reacutepercute sur la santeacute de lrsquoecirctre humain Dans ce chapitre nous allons voir
les produits et mateacuteriels ainsi que la meacutethodologie expeacuterimentale utiliseacutes pour la deacutegradation du
colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute Fenton en phase homogegravene en utilisant le fer
industriel puis le fer extrait de la lateacuterite
Nous preacutesentons en premier lieu la technique du dosage du BM et les reacuteactifs utiliseacutes pour la
deacutegradation de notre colorant Nous eacutevoquons les techniques de caracteacuterisation de la lateacuterite par
diffraction des rayons X et analyse quantitative
I- PRODUITS ET MATERIELS
1 Les produits utiliseacutes (Fer industriel H2O2 BM acide lateacuterite)
Pour lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite nous avons utiliseacute
certains reacuteactifs qui sont illustreacutes dans le tableau 2
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes
Produits Fournisseur Qualiteacute
Bleu de meacutethylegravene Fluka 96
Peroxyde drsquohydrogegravene
(H2O2)
Preacutepareacute par
Laboratoires Gilbert (CA 655-
301-3)
9
Acide sulfurique (H2SO4) Sigma-Aldrich (CA 7664-93-9) 95-97
Sulfate ferreux (FeSO4
7H2O
Fluka Chemika (CA44990) 98
Hydroxyde de Sodium
NaOH
Sigma Aldrich 32
Eau ultra-pure ou Milli-Q Polisseur drsquoeau du LEDES 0055 microScm ou 183
MΏ
2- Mateacuteriels utiliseacutes
Les mateacuteriels utiliseacutes pour les suivis cineacutetiques de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite sont la spectrophotomeacutetrie DR 5000 la lateacuterite et les trois types drsquoacides
lrsquoacide sulfurique lrsquoacide chlorhydrique lrsquoacide nitrique pour lrsquoextraction du fer de la lateacuterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM
Les eacutechantillons de lateacuterites utiliseacutees lors de ce travail ont eacuteteacute caracteacuteriseacutes au Laboratoire
CRISMAT (Centre National de Recherche Technologique Mateacuteriaux ENSI Caen) en France Ils
proviennent de deux reacutegions du Burkina-Faso (Dano et Koubri) contiennent respectivement 44
7 et 314 de fer et ont eacuteteacute obtenus par les analyses en diffraction des rayons X (DRX) et en
microscopie eacutelectronique agrave balayage (MEB)
Le principe de lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS
Lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS est une analyse quantitative en des points ou zones speacutecifiques dun
eacutechantillon en utilisant la spectromeacutetrie agrave seacutelection deacutenergie (EDS)
Son principe est que par lintermeacutediaire dun canon agrave eacutelectrons un faisceau deacutelectrons est envoyeacute
sur leacutechantillon En contact avec la matiegravere ces eacutelectrons interagissent de diffeacuterentes faccedilons
Le MEB-EDS du laboratoire va permettre dexploiter trois informations distinctes dont deux qui
vont ecirctre traduites en images
-Une image en eacutelectrons secondaires (SE) qui naicirct dune interaction entre les eacutelectrons du
faisceau et les eacutelectrons des couches eacutelectroniques de latome et qui nous donnera une
information topographique de leacutechantillon
- Une image en eacutelectrons reacutetrodiffuseacutes (BSE) qui reacutesulte de linteraction entre les eacutelectrons du
faisceau le noyau et le nuage eacutelectronique de latome et qui permettra de creacuteer une image par
contraste chimique
- Une troisiegraveme information que lon obtient est une analyse eacuteleacutementaire le microscope
eacutelectronique agrave balayage eacutetant coupleacute agrave un deacutetecteur de rayons X agrave dispersion deacutenergie
Le principe de lrsquoanalyse par Diffraction Rayon X (DRX)
La diffraction des rayons X est une technique danalyse fondeacutee comme son nom lrsquoindique sur la
diffraction des rayons X sur la matiegravere La diffraction des rayons X est un pheacutenomegravene
dinterfeacuterence constructive qui se produit quand un faisceau de rayons X (onde
eacutelectromagneacutetique) peacutenegravetre dans un cristal (empilement peacuteriodique datomes) Il peut donc
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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apparaitre quand on place un monocristal un poly-cristal ou une poudre devant une source de
rayons X Lemplacement des faisceaux diffracteacutes nous informe sur la peacuteriodiciteacute du (des) cristal
tandis que lintensiteacute de ces faisceaux nous informe sur la nature et la position des atomes
contenus dans le cristal La position des intensiteacutes diffracteacutees nous renseignera sur la taille de la
maille tandis que lintensiteacute nous permettra de calculer la position des atomes dans la maille
ainsi que leur nature Les proprieacuteteacutes chimiques ou physiques dun mateacuteriau deacutependent de la
position et la nature des atomes du cristal
Les caracteacuteristiques du diffractomegravetre des eacutechantillons de la poudre de lateacuterite analyseacutee sur un
diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 eacutequipeacute drsquoun monochromateur avant et drsquoun deacutetecteur Lynx-
Eye sont rassembleacutees dans le tableau et figures ci-dessous
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Position initiale [deg2Th] 10 0050
Position finale [deg2Th] 99 9910
Taille [deg2Th] 00110
Temps drsquoeacutetape de balayage [s] 1170
Fente de divergence Fixed
Fente de divergence [mm] 2
Tempeacuterature de mesure [degC] 21
Mateacuteriel drsquoanode Cu
K Alpha 1 [Aring] 154060
Geacuteneacuterateur 40 mA 40 kV
Monochromateur de rayon incident Oui
Rotation Non
Ouverture de deacutetecteur [deg] 35
Deacutetecteur de discrimination LL [V] 017
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Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri
Les diffeacuterentes phases des eacutechantillons de lateacuterites par lrsquoanalyse en diffraction RX sont
reacutecapituleacutees sur ce tableau
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
Phase Koubri Dano
-massique -massique
Phase majoritaire Kaolinite 333 36
Quartz 326 161
Deuxiegraveme sous-ensemble de phase Goethite FeO(OH) 211 352
Heacutematite Fe2O3 73 63
Ferrite
(fer-alpha)
3 32
Phase anatase TiO2 27
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II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE
1- Preacuteparation de la solution du bleu de meacutethylegravene
La solution megravere du BM de concentration 1 g L-1
a eacuteteacute preacutepareacutee en mettant les cristaux dans un
litre drsquoeau distilleacutee Les solutions standard pour lrsquoeacutetablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage ont
eacuteteacute obtenues par des dilutions successives jusqursquoaux concentrations deacutesireacutees
Le suivi de lrsquoeacutevolution de la concentration du BM au cours du temps est fait par
spectrophotomeacutetrie UVVisible
2- Principe de la spectrophotomeacutetrie UVVisible
La spectrophotomeacutetrie est une technique analytique quantitative qui consiste agrave mesurer
lrsquoabsorbance ou la densiteacute optique drsquoune substance chimique donneacutee en solution La meacutethode
repose sur la loi de Beer-Lambert qui eacutenonce
Lorsqursquoune substance absorbe de la lumiegravere dans le domaine de lrsquoultra-violet et du
visible lrsquoeacutenergie absorbeacutee provoque des perturbations dans la structure eacutelectronique des
atomes ions ou moleacutecules Un ou plusieurs eacutelectrons utilisent cette eacutenergie pour sauter
drsquoun niveau de basse eacutenergie agrave un niveau de plus haute eacutenergie Ces transitions
eacutelectroniques se font dans le domaine de 350 agrave 800nm pour le visible et entre 200 agrave 350
nm pour lrsquoultra-violet
Un milieu homogegravene traverseacute par la lumiegravere absorbe une partie de celle-ci les
diffeacuterentes radiations constituant le faisceau incident sont diffeacuteremment absorbeacutees
suivant leur longueur drsquoonde et les radiations transmisses sont alors caracteacuteristiques du
milieu
Soit un rayon lumineux monochromatique de longueur drsquoonde λ traversant un milieu
homogegravene drsquoeacutepaisseur l Le taux de deacutecroissance de lrsquointensiteacute lumineuse en fonction de
lrsquoeacutepaisseur du milieu absorbant est donneacute par la loi de Lambert
A= log (
) (Eq4)
Avec
I0 intensiteacute initiale de la lumiegravere traverseacutee
I intensiteacute de la lumiegravere transmise
A absorbance
La spectrophotomeacutetrie UVVisible permet de suivre la deacutecoloration des solutions gracircce aux
absorbances qui eacutevoluent en fonction du temps de traitement Elle permet eacutegalement de suivre
lrsquoeacutevolution des ions gracircce agrave leurs diffeacuterents dosages
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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3- Caracteacuterisation par spectrophotomeacutetrie UVVisible des solutions du BM
a- Deacutetermination des longueurs drsquoondes drsquoabsorption maximale
Le spectre drsquoabsorbance du BM a eacuteteacute balayeacute entre 200 et 800 nm afin de suivre quantitativement
sa concentration Les pics de notre colorant sont obtenus agrave 661nm et 291nm (fig 8) Les
diffeacuterentes absorbances ont eacuteteacute deacutetermineacutees et une courbe deacutetalonnage a eacuteteacute traceacutee en utilisant
des solutions standard variant de 0 agrave 8 mg L-1
pour les deux longueurs drsquoondes
Figure 8 Spectre du Bleu de meacutethylegravene
b- Etablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage du BM
La concentration [Fx] des solutions eacutetalon varie de 1 agrave 8 mg L-1
Les volumes agrave preacutelever sont
calculeacutes en appliquant lrsquoeacutequation suivante
(Eq5)
Avec [Fx] - Concentration de lrsquoeacutetalon
Vx - Volume drsquoeacutetalon agrave preacuteparer
[M] - Concentration de la solution megravere
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene
Solution Zero 1 2 3 4 5
Concentration [mgL-1] 0 2 3 4 6 8
Volume neacutecessaire [mL] 0 02 03 04 06 08
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Pour tracer la courbe drsquoeacutetalonnage nous avons introduit les diffeacuterents volumes dans des fioles de
100 mL ensuite nous avons compleacuteteacute agrave lrsquoeau distilleacutee jusqursquoau trait de jauge On a mis la
spectrophotomeacutetrie en marche et proceacutedeacute agrave la lecture du blanc puis successivement des solutions
eacutetalons
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm)
Solution 0 1 2 3 4 5
Con (mg L-1
) 0 2 3 4 6 8
Absorbance (nm) pour λ = 661 0 085 13 18 23 3
Absorbance (nm) pour λ = 291 0 04 06 09 12 17
Figure 9 Courbe deacutetalonnage (λmax = 661 nm et λmax = 291 nm) variation de labsorbance en
fonction de la concentration du BM
4- Preacuteparation des solutions de fer
a- Solution de fer industriel
Le reacuteactif utiliseacute est le sulfate ferreux ou sulfate de fer (II) drsquoune poudre blanchacirctre agrave lrsquoeacutetat
anhydre dont la formule est FeSO4 7H2O Pour la preacuteparation du Fe2+
de concentration 3 g L-1
nous avons verseacute 3 g du sulfate ferreux anhydre dans une fiole de 1 L contenant 500 mL drsquoeau
milli-Q puis ajouter une (1) goutte drsquoacide sulfurique (H2SO4) concentreacute agrave 98 dans la fiole et
laisser agiter pendant 30 secondes Apregraves compleacuteter jusqursquoau trait de jauge et placer sous
agitation durant 1 h jusqursquoagrave lrsquoobtention drsquoune solution de couleur rouge brique
b- Solution de fer de la lateacuterite
Pour la deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite les solutions de la lateacuterite
ont eacuteteacute preacutepareacutees de la maniegravere suivante
Pour le lit de lateacuterite nous avons preacuteleveacute
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
Compleacuteter drsquoeau milli-Q (eau ultra pure) jusqursquoau trait de jauge
y = 03938x
Rsup2 = 09869
0
05
1
15
2
25
3
35
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
661nm
y = 02094x
Rsup2 = 09972
0
02
04
06
08
1
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
291 nm
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Ajuster par la suite le pH de la solution agrave 3 avec lrsquoacide sulfurique (concentreacute agrave
95-97)
Figure 8 Lit de lateacuterite
Pour la lateacuterite attaqueacute par de lrsquoacide concentreacute pour lrsquoextraction du Fer
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
30 m L drsquoacide (HClHNO3H2SO4)
Ajouter avec prudence 20 mL drsquoeau milli-Q pour avoir 50 mL de solution
Preacutelever le surnageant pour le traitement du bleu de meacutethylegravene
Figure 9 Attaque acide de la lateacuterite
5- Preacuteparation des meacutelanges colorant- reacuteactif de Fenton
Lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM srsquoest faite par trois diffeacuterentes eacutetapes
Une solution du BM est soumise agrave un traitement par proceacutedeacute Fenton en utilisant du H2O2
et le fer industriel (Fe2+
) ajustement du pH agrave 3 (Fig12)
Figure 10 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Pour la deacutegradation du BM en utilisant la lateacuterite deux eacutetapes ont eacuteteacute imageacutes lrsquoune par
un lit de lateacuterite et lrsquoautre par la lateacuterite attaqueacutee par trois types drsquoacides (Fig13)
Figure 11 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite
6- Etude cineacutetique de la deacutecoloration du BM
Nous avons deacutetermineacute la cineacutetique de deacutecoloration agrave partir des valeurs des absorbances trouveacutees
agrave 661nm La deacutetermination de la constante de vitesse kapp permet de donner un ordre de
grandeur de la vitesse Expeacuterimentalement on peut montrer que la vitesse de reacuteaction bilan du
BM srsquoeacutecrit de la maniegravere suivante
Bleu de meacutethylegravene + OHbull rarr sous-produit du bleu de meacutethylegravene (Eq6)
Pour la cineacutetique drsquoordre 1
V = -
= kapp (Eq7) reacuteaction de pseudo ordre un laquo1 raquo
Avec
V vitesse de deacutegradation catalytique (mg L-1
h-1
)
kapp constante apparente de deacutegradation (min ou h-1
)
[BM] concentration du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
t temps de reacuteaction (h)
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
Ln (
) = kapp t (Eq8)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 12 Reacuteaction de pseudo ordre 1
Pour la cineacutetique drsquoordre 2
V = -
= kapp (Eq9) reacuteaction de pseudo ordre un laquo2 raquo
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
int
= - int
(Eq10)
(Eq11)
Figure 13 Reacuteaction de pseudo ordre 2
Pour le calcul des rendements ou taux drsquoabattement (τ) agrave lrsquoissu des eacutetudes cineacutetiques de
deacutegradation du BM nous avons utiliseacute cette formule ci-dessous
τ =
(Eq12)
Rsup2 = 09863
-070
-060
-050
-040
-030
-020
-010
000
0 2 4 6 8
ln (C
Co)
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 1
Rsup2 = 09499
0
0005
001
0015
002
0025
003
0 2 4 6 8
1C
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 2
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS
I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL
Tous les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave tempeacuterature ambiante (25degC) Les concentrations du bleu de
meacutethylegravene choisies pour lrsquoexpeacuterience sont 10 et 40 mg L-1
1- Effet de pH du milieu
Etant donneacute que le proceacutedeacute Fenton est baseacute sur lrsquoeffet catalytique du Fer et plus preacuteciseacutement
du Fe2+
il nous est paru neacutecessaire de commencer lrsquoeacutetude par la deacutetermination du pH
optimale pour le proceacutedeacute Lrsquoajustement du pH du milieu srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoune solution
drsquoacide sulfurique Ce choix est justifieacute par lrsquoexistence deacutejagrave au sein de la solution des ions
2-
suite agrave lrsquoaddition du Fe2+
sous la forme de FeSO4 7H2O
Les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes avec une concentration en BM de 20 mg L-1
un rapport R = 15
correspondant agrave des concentrations de 6 et 040 mg L-1
en H2O2 et Fe2+
respectivement et
pour des valeurs de pH variant entre 3 et 5 Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacute sur figure 16
Figure 14 Effet du pH
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t = 20
min)
pH Rendement ()
3 96
35 5245
4 6156
5 5509
000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 5 10 15 20
[BM
] m
gL
ˉˡ
temps de deacutegradation (mn)
pH = 3
pH = 35
pH = 4
pH = 5
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Drsquoapregraves le tableau preacutecegravedent nous observons que le pH favorable pour la deacutegradation du BM
par le proceacutedeacute Fenton est pH = 3 avec un taux de deacutegradation de 96 au bout de 20 min
De nombreux travaux sur les proceacutedeacutes Fenton ont montreacute que le pH 3 semble ecirctre la meilleure
valeur pour une deacutegradation optimale des polluants organique ((Tang and Huang 1996 Kuo
and Lo 1999) Pour la suite du travail nous adopterons deacutesormais cette valeur de pH
2- Effet de la concentration en BM
Nous avons traiteacute agrave un pH = 3 et agrave 25degC deux solutions du BM de concentration diffeacuterentes
(10 mg L-1
et 40 mg L-1
) en fixant les concentrations de Fe2+
agrave 134 mg L-1
et celle du H2O2 agrave
6 mg L-1
(figure 17)
Figure 15Effet de la concentration du BM
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM
[BM] mg L-1
Rendement () Temps de
deacutecoloration (min)
10 9738 8
40 9565 14
Nous avons constateacute que la concentration du BM de concentration 10 mg L-1
srsquoest deacutegradeacutee
rapidement et complegravetement avec un temps de deacutecoloration (td) de 8 min tandis que celle de
40 mg L-1
est plus lente avec un td de 14 min Donc plus la solution est concentreacutee plus le
temps de deacutegradation est important
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La cineacutetique de deacutecoloration du colorant BM de concentrations respectives de 10 et
40 mg L-1
obeacuteit agrave la loi cineacutetique de pseudo premier
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM
Solution kapp
BM = 10 mg L-1
028
BM = 40 mg L-1
010
La deacutetermination de la constante apparente de vitesse montre eacutegalement que cette derniegravere
varie en fonction de la concentration en BM En effet la valeur de kapp est deux fois plus
supeacuterieure pour une concentration en BM de 10 mg L-1
que pour celle de 40 mg L-1
3- Etude spectrophotomeacutetrique UVVisible du bleu de meacutethylegravene
Figure 16 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel
Une solution du bleu de meacutethylegravene de concentration 40 mg L-1
est soumise agrave un traitement par
proceacutedeacute Fenton en utilisant 6 mg L-1
de H2O2 et le fer industriel agrave une concentration de 134
mg L-1
Des preacutelegravevements ont eacuteteacute effectueacutes agrave des intervalles reacuteguliers de temps afin de suivre
lrsquoeacutevolution de la deacutegradation par Spectrophotomeacutetrie Lrsquoanalyse spectromeacutetrique des
eacutechantillons est effectueacutee par un balayage du spectre UV-Visible entre 200 et 800 nm (figure
18)
Nous remarquons que plus le temps de traitement est important plus le pic drsquoabsorbance dans
le visible agrave 661 diminue drsquointensiteacute pour srsquoannuler complegravetement agrave partir du 30 min Par
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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contre le pic dans le domaine UV agrave 291 il diminue certes drsquointensiteacute mais ne srsquoannule pas
mecircme apregraves 45 min de traitement
Ce reacutesultat nous permet de conclure que le proceacutedeacute Fenton permet une deacutegradation partielle
de la moleacutecule du BM au bout de notre temps de reacuteaction Drsquoapregraves Cao et al (1999) les pics
appartenant aux domaine drsquoUV entre 200 et 260 sont relatives au cycle benzegravene mono ou
poly substitueacute Ceci revient agrave dire que la deacutegradation du BM passe par deux eacutetapes
Deacutegradation du groupement fonctionnel de la moleacutecule du BM (λ = 661 nm) crsquoest agrave
dire que la rupture de lrsquoheacuteteacuterocycle central entraine la perte des conjugaisons des deux
lateacuteraux ce qui explique la deacutecoloration plus ou moins rapide de la solution
La deacutegradation des cycles benzegravene persistant en solution est beaucoup plus lente
puisque lrsquointensiteacute de ce pic (λ = 291 nm) diminue mais ne srsquoannule pas alors que la
solution est claire On peut dire eacutegalement que cette deacutegradation des cycles benzegravene
persistants est due au temps de reacuteaction trop court
4- Effet de la concentration du H2O2
a) En Absence de Fer
En utilisant deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
nous
avons varieacute les concentrations du H2O2 de 1 agrave 6 mg L-1
en absence du fer agrave un pH = 3 et agrave
tempeacuterature ambiante Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacutes sur la figure ci-dessous
Figure 19 Deacutegradation du BM par H2O2 seul
Quel que soit la concentration du BM 10 mg L-1
ou 40 mg L-1
lrsquoeffet du H2O2 sur la
deacutegradation du colorant est pratiquement nulle En effet apregraves un temps arbitraire de 20 min
de traitement on remarque un taux drsquoabattement de 17 pour la concentration en BM de 10
mg L-1
alors qursquoil est nul pour une concentration initiale de 40 mg L-1
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Il est donc clair que le pouvoir oxydant du H2O2 nrsquoest pas assez suffisant pour pouvoir
deacutegrader le BM En effet le H2O2 agrave un pouvoir oxydant de Edeg = 176 VENH par contre
celui drsquoOHbull est de 28 VENH
La mecircme conclusion a eacuteteacute observeacute par Naima (2008) sur lrsquoutilisation du H2O2 seul dans le
traitement des huiles drsquoolive (margines) Le reacutesultat a donneacute que le H2O2 seul pour des valeurs
de concentrations 3 et 20 g L-1
ne peut eacuteliminer totalement la margine de lrsquoeffluents drsquohuilerie
drsquoolive de concentration initiale de 1 g L-1
la moyenne de taux drsquoabattement obtenue ne
deacutepasse pas la valeur de 32 Yameogo (2013) a remarqueacute eacutegalement que lrsquoutilisation du
H2O2 seul nrsquoa eu aucune influence sur la deacutegradation de lrsquoamarante par proceacutedeacute photo-fenton
et heacuteteacuterogegravene avec charbon actif la concentration nrsquoa pas varieacute tout au long du traitement
b) En preacutesence du Fer
Lrsquoefficaciteacute du traitement est donc tributaire de lrsquoexistence de deux entiteacutes H2O2 et Fe2+
En
effet Bach et al (2010) ont utiliseacute le Fe2+
pour traiter lrsquoeau industrielle ils ont trouveacute que le
fer a permis de mineacuteraliser 95 drsquoeacutethylegravene-glycol et 85 de pheacutenol dans une eau industrielle
par proceacutedeacute Fenton Marciel et al (2004) ont remarqueacute que lrsquoapport de sulfate ferreux a
ameacutelioreacute la reacuteduction du COT de 45 agrave 55 lors drsquoune eacutetude drsquooxydation drsquoune solution
pheacutenolique par le proceacutedeacute photo-fenton
Pour la suite Nous avons maintenu la mecircme variation des concentrations en H2O2 (de 1 agrave 6
mg L-1
) mais en additionnant le fer industriel (sulfate ferreux) avec une concentration de 134
mg L-1
pour deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
agrave
tempeacuterature ambiante et agrave un pH eacutegale agrave 3 Ceci revient qursquoen solution le rapport R =
varie de 075 15 25 5 (Figure 20)
Figure 17 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
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Quel que soit la concentration initiale en BM ou en H2O2 lrsquoaddition du fer a entraineacute
lrsquoapparition de la deacutegradation graduelle de la coloration
Plus la concentration en H2O2 est importante plus la vitesse de deacutegradation augmente
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
[BM] mg L-1
10 40
Variation de H2O2 Rendement () Rendement ()
1 6730 5508
2 8522 7029
3 9769 9632
6 9954 9860
La figure 20 montre que taux de deacutecoloration en preacutesence du catalyseur devient plus
important avec lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 Il passe apregraves 60 min de
traitement de 6730 pour une concentration en H2O2 de 1 mg L-1
agrave 9954 pour celle de 6
mg L-1
Ceci est parfaitement preacutevisible puisque lrsquoexistence de lrsquoHydroxyde radicalaire principale
responsable de la deacutegradation est tributaire de la concentration initial en H2O2 (Eq2 sect 11)
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence de
la variation du H2O2
[BM] = 10 mg L-1
[BM] = 40 mg L-1
Ordre de la
reacuteaction k k
075 00036 00005 Ordre 2
15 00092 00007
25 0067 0065 Ordre 1
5 02879 0103
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Nous remarquons que lorsque la concentration en H2O2 augmente lrsquoordre partiel de la reacuteaction
change En effet pour des concentrations en H2O2 lt 3 mg L-1
la reacuteaction de deacutegradation est de
lrsquoordre 2 alors que pour des concentrations plus eacuteleveacutees elle est drsquoordre 1
Nadjette (2009) a montreacute que la deacutegradation du Meacutethyle Orange en preacutesence de dioxyde de
titane (TiO2) suit une cineacutetique drsquoordre 1 Redha (2011) a trouveacute eacutegalement lrsquoordre partiel de
la reacuteaction est eacutegal agrave 1 lors de son eacutetude sur le traitement du Rouge drsquoalizarine S et lrsquoOrange
G par proceacutedeacute drsquooxydation avanceacutee (POA)
Bennani et al (2010) ont eacutelimineacute le bleu de meacutethylegravene en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi
(Maroc) Les reacutesultats ont montreacute que le pseudo-second ordre peut deacutecrire le comportement
cineacutetique de lrsquoadsorption du bleu de meacutethylegravene sur lrsquoargile brute et celle purifieacutee Des reacutesultats
similaires ont eacuteteacute observeacutes Gurses et al (2006) et Tsai et al (2007)
Les valeurs de kapp obtenus pour une solution de concentration initiale en BM de 10 mg L-1
sont supeacuterieures agrave celles obtenues pour la solution de 40 mg L-1
et ce lagrave quel que soit lrsquoordre
de la reacuteaction ou la concentration en H2O2 en solution Ces valeurs augmentent avec
lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 et passe de 36 10-3
agrave 02879 et de 05 10-3
agrave 0103
pour une les solutions en BM de 10 et 40 mg L-1
respectivement
5- Effet de la concentration en fer
Pour la suite nous eacutetudierons lrsquoeffet de la concentration en Fer sur lrsquoefficaciteacute du traitement
du BM pour deux solutions de concentration 10 et 40 mg L-1
en BM Les essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes en maintenant constante la concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
et en faisant varieacute la
concentration en Fe2+
de 02 agrave 134 mg L-1
correspondant agrave une variation du rapport R =
de 5 agrave 30
Figure 18 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM
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En absence de fer aucune baisse dans la concentration en BM nrsquoest observeacutee Pourtant degraves
lrsquoajout drsquoune faible concentration (02 mg L-1
) entraine une diminution progressive de la
couleur au cours du temps Il est eacutegalement observeacute que quel que soit la concentration initiale
en BM le temps de deacutegradation (td) du colorant est inversement proportionnel agrave la
concentration en Fe2+
en solution En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
td
passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 alors que pour une concentration
de 40 mg L-1
il passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig22)
Figure 19 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer industriel
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction du rapport R
[BM] = 10 mg L
-1 [BM] = 40 mg L
-1
kapp kapp
OR
DR
E
1
par
rapport
agrave B
M 30 00027 00125
15 00061 00321
10 0026 00496
5 02879 0103
Nous remarquons que lrsquoeffet de lrsquoaugmentation de la concentration en Fe2+
en solution sur la
cineacutetique de deacutegradation du BM est beaucoup plus important pour des faibles concentrations
(10 mg L-1
) que pour les fortes concentrations (40 mg L-1
) En effet pour une variation de R de
30 agrave 10 kapp eacutevolue de 27 10-4
min agrave 26 10-2
min soit un facteur 100 pour une concentration
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en BM de 10 mg L-1
alors qursquoelle eacutevolue de 00125 agrave 005 soit un facteur 4 pour une
concentration en BM de 40 mg L-1
Drsquoapregraves ces reacutesultats on peut conclure drsquoune faccedilon geacuteneacuterale que la preacutesence drsquoune forte
concentration du catalyseur favorise la formation des radicaux OHbull principaux responsable de
la deacutegradation du BM Pourtant il a eacuteteacute montreacute dans plusieurs eacutetudes (Brillas et al 2004
Diagne 2006 Oturan et al 1999) que le Fe2+
ajouteacute agrave forte dose entraine une perte du
rendement du proceacutedeacute puisque le Fe2+
en plus de son rocircle de catalyseur peut jouer un rocircle de
destructeur crsquoest-agrave-dire qursquoil piegravege les OHbull produits
Lrsquoeacutelimination des polluants reacutefractaires est donc tributaire de la preacutesence des ions meacutetallique
sauf qursquoil neacutecessite un apport important en Fe2+
ce qui entraine un coucirct (Bouafia 2010)
Crsquoest pour cette raison que nous avons opteacute pour lrsquoutilisation de la lateacuterite en faisant une
attaque acide afin drsquoextraire le fer pour traiter le BM
II- UTILISATION DE LATERITE
Les eacutechantillons de la lateacuterite choisie se preacutesentent tous sous forme de poudres de couleur
ocre Lrsquoapplication drsquoun proceacutedeacute qui neacutecessite des quantiteacutes preacutecis de fer est un peu difficile
pour un pays dont le taux drsquoalphabeacutetisation est seulement de 218 et un seuil de pauvreteacute
(PIB par habitant est eacutegal agrave 1500 $) En effet lrsquoajout drsquoune forte concentration du catalyseur
dans la solution agrave traiter peut diminuer lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute Fenton Lrsquoanalyse DRX a
montreacute que la lateacuterite existante au Burkina-Faso est riche en fer En effet pour la reacutegion de
Dano le pourcentage en fer atteint 44 en masse alors que pour Koubri il est de 31
La premiegravere question auquel on srsquoeacutetait poseacute est si le fer eacutetait facilement ex tractable ou bien il
neacutecessite une mineacuteralisation preacutealable
1- Effet des lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
La figure ci-dessous montre lrsquoallure de lrsquoeffet de lit de lateacuterite de Dano drsquoune part et celui de
Koubri drsquoautre avec ajustement de pH dans une solution du BM de concentration 40 mg L-1
en maintenant ma concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
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Figure 20 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
Nous observons que la solution du BM en contact avec le lit de Dano se deacutegrade plus vite que
celle en contact avec le lit de lateacuterite de Koubri Cela est ducirc au fait que la lateacuterite de Dano
libegravere plus facilement sa phase ferrique par rapport agrave celle de Koubri
2- Effet de lrsquoacide sur la lateacuterite (Dano et Koubri)
Dans ce cadre nous avons compareacute lrsquoeffet drsquoun lit de lateacuterite (ajustement du pH) et une lateacuterite
attaqueacutee avec du H2SO4 sur une solution du BM agrave 40 mg L-1
La concentration en H2O2 eacutetant
maintenue agrave 6 mg L-1
(figure 24)
Figure 21 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri
La figure 24 montre que la quantiteacute de colorant deacutegradeacutee deacutecroit plus rapidement dans le cas
de lrsquoattaque acide Ce comportement est ducirc qursquoelle libegravere plus de Fe2+
en solution Le Fe2+
en
contact avec le H2O2 forme les radicaux hydroxyles (OHbull) pour le traitement des polluants
organiques par le proceacutedeacute Fenton
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
[BM] mg
L-1
Dano Koubri
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Rendement
()
4394 9991 364 9685
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Le taux drsquoabattement du BM par lrsquoattaque acide sur la lateacuterite de Dano est de 9991 apregraves
un temps de manipulation de 5 heures alors que celui du lit de lateacuterite (ajustement du pH) est
de 4394 pour le mecircme intervalle de temps
Cette diffeacuterence de rendement entre les lits de deux lateacuterites (Dano 4394 et Koubri
364) est due que la lateacuterite de Dano libegravere plus facilement sa phase ferrique que celle de
Koubri Etant donneacute que les phases ferriques sont les mecircmes pour les deux lateacuterites on
pourrait conclure que la diffeacuterence provient aussi du fait que la lateacuterite de Dano est beaucoup
plus riche en fer Ce qui facilite son extraction et que pour Koubri la phase Anastase en TiO2
pourrait gecircner son extraction
3- Effet de trois types drsquoacides sur la deacutegradation du BM (lateacuterite de Dano et
Koubri)
Nous avons compareacute lrsquoefficaciteacute de 3 acides (sulfurique laquoH2SO4raquo chlorhydrique laquoHCl raquo et
nitrique laquoHNO3raquo) pour lrsquoextraction du fer des lateacuterites La concentration de la solution du
BM utiliseacutee est de 40 mg L-1
la concentration en H2O2 est toujours maintenue agrave 6 mg L-1
Figure 22 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri
La figure 25 montre que la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est la plus efficace pour la
deacutecoloration de la solution En effet Pour la lateacuterite de Dano le td est de 40 mn pour le H2SO4
et drsquoune heure (1h) et 1h30 pour le HNO3 et le HCl respectivement Pour celle de Koubri le
td de la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est drsquoune heure (1h) tandis que pour des deux autres
acides HCl et HNO3 les td sont respectivement de deux (2h) et quatre heure (4h)
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri
[BM] mg L-1
Dano Koubri
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Rendement () 9991 9890 9797 9685 9593 9223
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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On peut deacuteduire que lrsquoefficaciteacute de lrsquoattaque acide par le H2SO4 utiliseacute pour extraire le fer de
la lateacuterite est due au caractegravere diacide (H2SO4)
4- Etude cineacutetique de deacutecoloration par lrsquoattaque acide (Dano et Koubri)
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig26)
Figure 23 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer extrait de la lateacuterite
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction des attaques acides (Dano et Koubri)
Attaque acide Dano Koubri
kapp
OR
DR
E 1 par
rapport
agrave B
M
HCl 00127 00094
HNO3 00131 00096
H2SO4 00142 00194
Nous remarquons que lrsquoutilisation de la lateacuterite de Dano ne change pas lrsquoordre apparent de la
vitesse de deacutegradation qui reste eacutegale 1 La valeur de kapp varie de 127 10-2
min-1
pour HCl et
142 10-2
min pour H2SO4 ce qui confirme bien le reacutesultat obtenu pour la figure 19
Pour la lateacuterite de Koubri la valeur de kapp varie de 910-3
min-1
pour HCl et 194 10-2
min-1
pour H2SO4
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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5- Etude comparative entre le traitement du BM en utilisant le rapport R et le fer
de la lateacuterite (Dano et Koubri)
Sur la figure 27 nous avons superposeacute les reacutesultats obtenus pour la deacutegradation drsquoune solution
de 40 mg L-1
du BM en preacutesence de 6 mg L-1
de H2O2 avec lrsquoajout de Fer extrait de la lateacuterite
de Dano et Koubri drsquoune part et le fer industriel drsquoautre part
Figure 24 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel
Il est montreacute que le taux de deacutegradation obtenu est perceptiblement le mecircme seule reste un
handicap le temps de traitement 20 min pour le fer industriel 40 min pour le fer extrait de la
lateacuterite de Dano et 1h pour celui de Koubri
Le traitement par la lateacuterite de Dano est efficace et preacutesente donc un avantage certains
puisqursquoil permet de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du BM par rapport agrave celui par la lateacuterite de
Koubri qui deacutegrade seulement que 9796
Beaucoup drsquoeacutetudes ont eacuteteacute faites sur lrsquoeacutelimination du bleu de meacutethylegravene En utilisant le
charbon actif commercial CECA40 de granulomeacutetrie infeacuterieure agrave 125 μm Houas et al (1999)
ont eacutelimineacute 93 du BM dans lrsquoeau pour un temps de contact de 5heures Kumar and
Tamilarasan (2013) ont utiliseacute 01g de charbon actif agrave base des graines drsquoacacia pour eacuteliminer
9312 de BM Bennani et al (2010) ont eacutetudieacute lrsquoadsorption BM sur lrsquoargile brute et
purifieacutee Ils ont montreacute que le processus drsquoadsorption est tregraves rapide et que 95 de la quantiteacute
adsorbeacutee est atteinte pendant les dix premiegraveres minutes Talidi (2006) a utiliseacute la pyrophyllite
(argile) il a montreacute que lrsquoadsorption du BM est de lrsquoordre de 7845 6658 et 5471
respectivement pour les concentrations initiales de 75 225 et 374ppm Sassi and Bennour
(2011) ont utiliseacute le traitement biologique par Biosorption du BM par Pseudomonas
Aeruginosa isoleacute agrave partir drsquoune boue de laiterie a montreacute un taux drsquoeacutelimination du BM variant
de 45 agrave 55 aux valeurs de pH = 7 et 8
Nous pouvons dire que le traitement par la lateacuterite a permis de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du
BM par rapport aux eacutetudes faites en utilisant drsquoautres mateacuteriaux et que la lateacuterite recouvre
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 100 200 300
[BM
] mg
Lˉˡ
temps de traitement (mn)
Attaque acide
(Dano)
Attaque acide
(Koubri)
Fer industriel
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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33 du continent mondial ce qui pourrait rendre son utilisation moins chegravere par rapport aux
autres traitements (Fer industriel Charbon actifhellip) puis qursquoon nrsquoa pas fait une eacutetude
eacuteconomique pour voir son cout
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CONCLUSION
Ce travail qui a porteacute sur la deacutegradation du colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute
Fenton en comparant les performances obtenues entre lrsquoutilisation du fer industriel (Fenton
classique) et le fer extrait de la lateacuterite ont montreacute que
Pour lrsquoutilisation du fer industriel la deacutegradation du BM est obtenue agrave une valeur de 3 pour
une variation du rapport des concentrations R de 15 agrave 5 et que lrsquoutilisation du peroxyde (H2O2)
seul ne peut pas deacutegrader le BM car son pouvoir oxydant nrsquoest pas assez suffisant pour
pouvoir deacutegrader le colorant Lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute est donc intimement lieacutee agrave lrsquoexistence de
deux reacuteactifs En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
le temps de deacutecoloration
(td) passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 et pour celle de 40 mg L-1
il
passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R Le traitement du BM par proceacutedeacute
fenton est donc tributaire de lrsquoutilisation de Fe2+
Afin de minimiser le coucirct du traitement et surtout voir lrsquoefficaciteacute du traitement en utilisant la
lateacuterite nous avons essayeacute de remplacer le fer industriel par le fer extrait de la lateacuterite
provenant de deux reacutegions du Burkina-Faso Dano et Koubri
Les reacutesultats obtenus par lrsquoutilisation du fer de la lateacuterite sont inteacuteressants pour des eacutetudes sur
drsquoautres colorants En effet le lit de lateacuterite avec ajustement du pH a permis une deacutegradation du
colorant de 44 pour un temps de traitement de 5h tandis que le traitement par lrsquoattaque acide
lui a deacutegradeacute le BM de pregraves que 100 En effet les taux drsquoabattements pour lrsquoattaque acide de
la lateacuterite de Dano et de Koubri sont respectivement de 99 au bout de 40 min et de 97 pour
une manipulation drsquoenviron 1 h
Cette eacutetude sur la deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en utilisation le fer de la lateacuterite
nous a permis de montrer qursquoil est possible de simplifier de point de vue utilisation et coucirct le
proceacutedeacute Fenton pour les colorants syntheacutetiques drsquoeffluents industriel
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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PERSPECTIVES
En perspectives il serait inteacuteressant
De faire une eacutetude approfondi pour voir le cout du traitement du proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite
Essayer de traiter drsquoautres familles de colorants en utilisant la lateacuterite attaqueacutee par
lrsquoacide pour voir lrsquoefficaciteacute du systegraveme
Appliquer le traitement sur des effluents textiles reacuteels
Imaginer un systegraveme de traitement agrave grand eacutechelle
Essayer le traitement sur drsquoautres polluants reacutecalcitrant PCB pheacutenol pesticides
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE
Adnosinda M Martins M Nelson LJD Queiroz M (2003) Comparative studies of
fungal degradation of single or mixed bioaccessible reactive azo dyes Chemosphere
Vol 52 Page 973
Anselme C Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New-York Mc Graw
Hill Mallevialle Page 1087
Bach A Zach-Maor A Semiat R (2010) Characterization of iron oxide nanocatalyst in
mineralization processes Elsevier pp 6 Page 6
Barbeni M Minero C Pelizzetti E (1987) Chemical degradation of chlorophenols with
Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 16 Page 2237
Barclay S Buckley C (2000) Waste minimization guide for the textile industry University
of Durban South Africa Water Research Commission 1 Page 8
Barka N (2008) Lrsquoeacutelimination des colorants de synthegravese par adsorption sur un phosphate
naturel et par degradation photo catalytique sur TiO2 supporte (Thegravese doctorat Ndeg65)
Universiteacute Ibn Zohr UFR Physico-chimie des Mateacuteriaux agrave Caractegraveres Appliqueacutes Page
149
Benitez FJ Acero JL Real FJ (2001) The role of hydroxyl radical for the decomposition
of p-hydroxyl phenylacateic acid in aqueous solution Wat Res Vol 35 5 Page1343
Bennani Karim A Mounir B Hachkar M Bakasse M Yaacoubi A (2010) Elimination
du colorant basique ldquoBleu de meacutethylegravenerdquo en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi Erudit
_Journal of Water Science Vol 23 ndeg4 Page 388
Bouafia S (2010) Deacutegradation des colorants textiles par procegravedes drsquooxydation avanceacutee baseacutee
sur la reacuteaction de Fenton (Thegravese doctorat) Paris-Est et Saad Dahlab Paris Page160
Brillas E Boye B Sires I Garrido J Rodriguez R Arias C Cabot P-L (2004)
Electrochemical destruction of chlorophenoxy herbicides by anodic oxidation and
electro-fenton using a boron-bored diamond Electrochim Acta Vol49 Page 4496
Calobro V Pantano G Kang R Molinari R Drioli E (1990) Experimentation study on
integrated membrane processes in treatment of solution simulating textile effluents
Energy and analysis Vol 78 ndeg 2 Page 277
Cao J Wei L Huang Q Han S (1999) Reducing degradation of azo bye zero-valent iron
in aqueous solution Chemosphere Vol38 Page 571
De Heredia JB Torregrosa J Dominguez JR Peres JA (2001) Kinetic model for
phenolic compound oxidation by Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 45 Page90
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 41 -
Derradji C (2012) Traitement des eaux industrielles degradation des colorants azoiumlques par
un procegravede inteacutegreacute couplant un procegravede drsquooxydation avanceacutee et un traitement biologique
(Thegravese doctorat) Universiteacute Ferhat Abbas Page187
Diagne M (2006) Etude de degradation par oxydation avanceacutee eacutelectrochimique et
photochimique de pesticides organophosphoreacutes application a la degradation du
parathion meacutethyle et de lrsquoacephate en milieu aqueux (Thegravese doctorat) Universiteacute de
Marne-La valleacutee Page200
Ghosh D Bhattacharyya KG (2002) Adsorption of methylene blue on kaolinite Appl clay
Sci Vol20 Page 300
Goel RK Flora JRV Ferry J (2003) Mechanisms for naphthalene removal during
electrolytic aeration Wat Res V 37 Page 901
Gurses A Dogar Ccedil Yalcin M Accedilikyildiz M Bayrak R Karaca S (2006) The
adsorption kinetics of the cationic dye methylene blue onto clay J Hazard MatB Vol
131 Page 228
Haber F Weiss J (1934) The catalytic decomposition of hydrogen peroxide by iron salts
Pro Roy Soc A Vol147 Page 351
Hamada K Nishizawa M Yoshida D Mitsuishi M (1998) Degradation of an azo dye by
sodium hypochlorite in aqueous surfactant solution Dyes and pigments Vol 36 Page
322
Hayet B (2011) Elimination du 4-chlorophenols par POA (Thegravese doctorat) University Abou
Barh Belkaid Alger Page 164
Hsing HJ Chiang PC Chang EE Chen MY (2007) The decolorization and
mineralization of acid orange 6 azo in aqueous solution by advanced oxidation
processes A comparative study J Hazard Matter Page 16
Jaussaud P (1993) Histoire des colorants naturels Page 3
Kumar M Tamilarasan R (2013) Modeling studies for the removal of methylene blue from
aqueous solution using acacia fumosa seed shell activated carbon Elsevier Page 1116
Kuo CY Lo SL (1999) Oxidation of aqueous chlorobiphenols with photo-Fenton process
Chemosphere Vol 38page2051
Kuo W (1992) Decolorizing dye wastewater with Fentonrsquos reagent Vol 26 Ndeg 7 Page 886
Li ZM Shea PJ Comfort SD (1997) Fenton oxidation of 2 4 6-trinitrotoluene in
contaminated soil slurries Envir Eng Sci Vol 14 Page 56
Lopez C Valade AG Combourieu B Mielgo I Bouchon B Lema JM (2004)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 42 -
Mechanism of enzymatic degradation of the azo dye orange ii determined by exist 1h
nuclear magnetic resonance and electrospray ionization-ion trap mass spectrometry
Biochem Vol 335 Page 149
Mansour HB Boughzala O Dridi D Barillier D Chekir-Ghedira L Mosrati R (2010)
Les colorants textiles sources de Contamination de lrsquoeau Criblage de la toxiciteacute et des
meacutethodes de traitement Erudit Vol 24 ndeg 3 Page 238
Marciel R Santrsquoanna JGL Dezotti M (2004) Phenol removal from high salinity effluents
using Fentonrsquos reagent and photo-fenton reactions Chemosphere Vol57 Page 719
Martinez-Huitle CA Ferro S (2006) Electrochemical oxidation of organic polluants for the
wastewater treatment direct and indirect processes Chem Soc Rev Vol 35 Page
1340
Meink F Stoof H Kohrschuter H (1997) Les eaux reacutesiduaires individuelles Masson 2egraveme
eacutedition
Nadjette (2009) Deacutegradation photo catalytique de polluants organiques (Meacutethyle orange
pentachlorophenol et acide benzoiumlque) en preacutesence du dioxyde de titane nanocristallin
eacutelaboreacute par la meacutethode sol-gel (Thegravese doctorat) Badji Mokhtar-Annaba University
Page101
Naima S (2008) Traitement des effluents des huileries drsquoolive par oxydation au H2O2 (Thegravese
doctorat) Universiteacute MrsquoHamed Bougara-Boumerdes Laboratoire de Recherche
Technologie Alimentaire (LRTA) Page 154
Neyens E Baeyens J Weemaes M De Heyder B (2003) Pilot-scale peroxidation (H2O2)
of sewage sludge J Hazard MatB Page 106
Oturan M Aaron J Oturan N Pinson J (1999) Degradation of chlorophenoxyacid
herbicide in aqueous media using a nevol electrochemical method Pestic Sci Vol55
Page 562
Ounissa K (1996) Biodeacutegradabiliteacute adsorption et eacutechange ionique de quelques colorants
cationiques preacutesents dans les effluents liquides de la teinturerie de lrsquouniteacute Couvertex
drsquoAinDjasser (Thegravese doctorat) University Mentouri Constantine Page 103
Pagga U Brown D (1986) The degradation of dyestuffs part II Behaviour of dyestuffs in
aerobic biodegradation tests Chemosphere 15 4 Page 491
Parsons S (2004) Advanced oxidation processes for water and wastewater treatment Iwa
Alliance House Londres Page 356
Raghavacharya C (1997) Color removal from industrial effluents - A comparative review of
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 43 -
available technologies Chem Eng World Vol 32 Page 54
Redha MD (2011) Traitement de colorants azoiumlque et anthroquinoniques par procegravedes
drsquooxydation avanceacutees (POA) (Thegravese doctorat) Universiteacute de Sciences et Tchnologies de
Lille 1 Universiteacute Abdelhamid IBN Badis de Mostaganem Page 202
Spadaro JT Isabelle L Renganathan V (1994) Hydroxyl radical mediated degradation of
azo dyes Evidence for benzene generation Envir Sci Techn Vol 26 Page 1389
Suty H De Traversay C Coste M (2003) Application of advanced oxidation processes
Present and future Page 8
Tang W Huang CP (1996) 2 4-dichlorophenol oxidation kinetics by Fentonrsquos reagent
Environ Scie Techn Vol17 Page 1378
Tang WZ Tassos S (1997) Oxidation kinetics and mechanisms of trihalomethanes by
Fentonrsquos reagent Wat Res Vol 31 Ndeg 5 Page 1125
Taylor J Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New - York Mc Graw-
Hill Vol 9 Page 9
Tsai W Hsu H Su TY Lin KY Minglin C Dai T (2007) The adsorption of cationic
dye from aqueous solution onto acid-activated andesite J Hazard Matter Vol147
Page 1062
Van der Bruggen B Lejon l Vandecasteele C (2003) Reuse treatment and discharge of the
concentration of pressure-driven membrane processes Environ Scie Techn Vol 37 ndeg
37 Page 3738
Vendevivere PC Bianchi R Verstraete W Y (1998) Treatment and creuse from the textile
wet-processing industry Review of emerging technologies J Chem Techn Biotechn
Vol72 Page 302
Watts RJ Jones AP Chen P-H Kenny A (1997) Mineral-catalyzed Fenton-like
oxidation of sorbed chlorobenzenes Water Environment Research 69 Page 275
Wu CH Chang CL (2006) Decolorization of reactive red 2 by advanced processes
comparative studies of homogeneous and heterogeneous systems J Hazard Matter
Page 272
Yameogo DDS (2013) Deacutegradation de lrsquoamarante par procegravede photo-Fenton homogegravene et
heacuteteacuterogegravene avec charbon actif(CA) (Rapport de stage) Page 30 2IE
Yoshida M Lee BD Hosomi M (2000) Decomposition of aqueous tetrachloroethylene by
Fenton oxidation treatment Water Sci Technol Vol 42 Page 208
Zaviska F Drogui P Mercier G Blais J-F (2009) Proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee dans le
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 44 -
traitement des eaux et des effluents industriels Application agrave la deacutegradation des
polluants reacutefractaires Erudit Vol 22 ndeg 4 Page 564
Zawlotzki Guivarch E (2004) Traitement des polluants organiques en milieux aqueux par
procegravede eacutelectrochimique drsquooxydation avanceacutee ldquoElectro-Fentonrdquo Application a la
mineacuteralisation des colorants syntheacutetiques (Thegravese doctorat) Universiteacute de Marne-La
valleacutee Page 205
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LISTE DES ABREVIATIONS
A Absorbance de la lumiegravere (nm)
BM Bleu de meacutethylegravene
C Concentration massique ou molaire en soluteacute (mg L-1
ou Mmol L-1
)
C0 Concentration initiale du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
CA Code Article
CCI Chambre de Commerce et drsquoIndustrie
DBO Demande Biologique en Oxygegravene
DCO Demande Chimique en Oxygegravene
ENH Electrode Normal agrave Hydrogegravene
e- Electron
Fe2+
Fer ferreux
Fe3+
Fer ferrique
H2O2 peroxyde drsquohydrogegravene
H2SO4 Acide sulfurique
HCl Acide chlorhydrique
HNO3 Acide nitrique
I Intensiteacute lumineuse traverseacutee
I0 Intensiteacute initiale lumineuse
kapp constante de vitesse apparente
LEDES Laboratoire Eau Deacutepollution Ecosystegraveme et Santeacute
mL Milli litre
min Minute
nm Nanomegravetre
MΩ Meacutega ohm
OHbull Radicaux hydroxyles
POA Proceacutedeacute drsquoOxydation Avanceacutee
V Vitesse cineacutetique de deacutegradation
UV Ultra-violet
microScm Micro-siemens par cm
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λ Longueur drsquoonde (nm)
α Ordre partiel
τ Rendement ou taux de deacutegradation ()
td Temps de deacutecoloration (min)
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INTRODUCTION GENERALE
Quel que soit le deacuteveloppement de la socieacuteteacute lrsquoeau reste un facteur primordial dans toutes les
couches socio-eacuteconomiques Malheureusement lrsquoeau douce disponible pour les humains et
aussi pour le reste de lrsquoeacutecosystegraveme repreacutesente moins de 1 du volume total drsquoeau sur terre et
la qualiteacute de la partie disponible et potentiellement utilisable par lrsquohomme nrsquoest que de 01
et nrsquoa cesseacute de se deacutegrader et parfois dlsquoune maniegravere irreacuteversible Selon lrsquoONG Water Aiumld 34
millions de personnes au Burkina-Faso nrsquoont pas accegraves agrave lrsquoeau potable
Lrsquoindustrie du textile est lrsquoune des industries la plus consommatrice drsquoeau (par exemple pour
teindre quelques 30 milliards de kilo de tissusan il faut consommer 4 milliards de tonnes
drsquoeauan) et geacutenegravere des rejets constitueacutes de moleacutecules organiques reacutecalcitrantes preacutesentant
geacuteneacuteralement des problegravemes de couleur de concentrations eacuteleveacutees de DBO de DCO de
matiegraveres en suspension ainsi que de toxiciteacute et de conductiviteacute eacuteleveacutees Selon la Banque
mondiale lrsquoindustrie textile est responsable de 17 agrave 20 de la pollution de leau dans le
monde En 2009 les colorants syntheacutetiques ont presque complegravetement supplanteacutes les
colorants naturels La production mondiale des colorants est estimeacutee agrave plus de 800000
tonnesan (Mansour et al 2010) Drsquoapregraves la Chambre de Commerce et drsquoIndustrie du Burkina
(CCI) la quantiteacute de colorants importeacutee au Burkina-Faso est de 79 tonnes en 2012
Ces colorants dans lrsquoensemble sont toxiques de par leur composition et leurs modes
drsquoutilisation Ils sont susceptibles drsquoinduire chez lrsquoHomme des dermatoses voire des cancers
de la peau tant pour les personnes travaillant agrave la teinture des fibres textiles que via la
transpiration pour les personnes portant les vecirctements De plus les effluents non traiteacutes de ces
colorants sont responsable apregraves rejets de la deacutegradation de lrsquoenvironnement (des eaux de
surface et souterraines des sols voire de la veacutegeacutetation) Pour remeacutedier agrave tous ces impacts
neacutegatifs un traitement par deacutecoloration de ces effluents srsquoimpose avant tout rejet dans
lrsquoenvironnement
La deacutecoloration des rejets de lrsquoindustrie textile est souvent difficile car les colorants
organiques ne sont pas deacutegradeacutes par voies conventionnels En effet ces produits sont stables
aux agents oxydants aux rayonnements et reacutesistent fortement agrave la digestion aeacuterobie Pour cela
plusieurs types de traitement ont eacuteteacute deacuteveloppeacutes et testeacutes notamment lrsquoosmose inverse la
preacutecipitationcoagulation des matiegraveres colorantes lrsquoadsorption sur charbon actif la filtration
membranaire (Barclay and Buckley2000) Cependant ces proceacutedeacutes classiques de traitement
ne reacutepondent pas agrave cette attente car ils sont pour la plupart non destructifs et tregraves couteux
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Pour reacutepondre agrave cette faille de nouveaux proceacutedeacutes ont eacuteteacute deacuteveloppeacutes dont les proceacutedeacutes
drsquooxydation avanceacute (POA) qui sont des proceacutedeacutes de traitement oxydatif subdiviseacutes en quatre
groupes(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon
puisse utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et son
potentiel normal drsquooxydoreacuteduction est de 28VENH (Parsons 2004)
Le proceacutedeacute fenton un des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee est une technologie eacuteprouveacutee et
efficace pour la destruction drsquoun grand nombre de polluant organique Cette technique
consiste agrave initier des reacuteactions de deacutecomposition du peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) par des
sels meacutetalliques en vue de geacuteneacuterer des espegraveces radicalaires (OHbull HO2
bull etc) tregraves reacuteactives
Son inconveacutenient majeur est qursquoil neacutecessite une grande quantiteacute de produits chimiques en
phase homogegravene tels que le fer (Fe2+
) qui geacutenegravere un cout suppleacutementaire et conduit agrave la
geacuteneacuteration de grandes quantiteacutes de boues ou agrave la formation de deacuteriveacutes pour le traitement
Lrsquoobjectif de cet meacutemoire est drsquoeacutetudier la deacutegradation du bleu de meacutethylegravene modegravele de
colorant syntheacutetique textile par le proceacutedeacute fenton en remplaccedilant le fer industriel (Fe3+
Fe2+
)
par le fer extrait de la lateacuterite locale en vue de reacuteduire le cout des traitements des effluents
textiles Si cette expeacuterience au laboratoire donne des reacutesultats satisfaisants elle pourrait ecirctre
extrapoleacutee agrave grande eacutechelle et ecirctre une des solutions pour le traitement de rejets textiles par
des mateacuteriaux locaux en Afrique puisque la lateacuterite recouvre environ 33 de continent
africain et est tregraves abondante au Burkina-Faso
Apregraves une introduction geacuteneacuterale ce meacutemoire sera structureacute en trois (03) chapitres
Le premier chapitre sera consacreacute agrave une eacutetude bibliographique sur les colorants les
meacutethodes de traitements des effluents textiles et la lateacuterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Le second chapitre abordera la partie mateacuterielles et meacutethodes Nous deacutecrirons les
protocoles expeacuterimentaux le mateacuteriel et les reacuteactifs employeacutes ainsi que les meacutethodes
expeacuterimentales utiliseacutees
Le troisiegraveme chapitre est consacreacute aux reacutesultats obtenus accompagneacutes drsquoune
discussion afin de comparer nos reacutesultats aux autres eacutetudes faites sur la deacutegradation du
bleu de meacutethylegravene (BM) par drsquoautres mateacuteriaux
Une conclusion geacuteneacuterale ainsi que quelques perspectives seront preacutesenteacutees en fin du
document
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE I REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
I- LES COLORANTS (Caracteacuteristiques classification et toxiciteacute)
1- Historique des colorants
Depuis le deacutebut de lrsquohumaniteacute les colorants appliqueacutes dans pratiquement toutes les activiteacutes
humaines (peinture teinture du papier de la peau et des vecirctements) eacutetaient drsquoorigines naturelles
et veacutegeacutetales Ces colorants sont tous des composeacutes aromatiques qui proviennent essentiellement
des plantes tel que lrsquoalizarine et lrsquoindigo Lrsquoindustrie des colorants syntheacutetiques est neacutee en 1856
quand le chimiste anglais W H Perkin dans une tentative de synthegravese de la quinine artificielle
pour soigner la malaria a obtenu la premiegravere matiegravere colorante syntheacutetique qursquoil appela
mauve (aniline colorant basique) Apregraves la deacutecouverte de la mauve de nouveaux colorants
ont commenceacute agrave paraitre sur le marcheacute (Jaussaud 1993)
Au deacutebut du 20egraveme
siegravecle les colorants syntheacutetiques ont presque complegravetement supplanteacutes les
colorants naturels Selon Mansour et al (2010) la production mondiale des colorants est
estimeacutee agrave plus de 800000 tonnesan
2- Deacutefinition des colorants
Un colorant est une substance coloreacutee qui interagit avec le milieu dans lequel elle est introduite
et le colore en srsquoy dissolvant etou dispersant lui confeacuterant la proprieacuteteacute de teindre Cette
proprieacuteteacute reacutesulte drsquoune affiniteacute particuliegravere entre le colorant et la fibre Selon le type
drsquoapplication et drsquoutilisation les colorants syntheacutetiques doivent reacutepondre agrave un certain nombre
de critegraveres afin de prolonger la dureacutee de vie des produits coloreacutes sur lesquels ils sont appliqueacutes
Ces critegraveres sont la reacutesistance agrave lrsquoabrasion la stabiliteacute photolytique des couleurs la reacutesistance
agrave lrsquooxydation chimique (notamment les deacutetergents) et aux attaques microbiennes(Pagga and
Brown 1986) et (Zawlotzki Guivarch 2004)
3- Classification des colorants syntheacutetiques
Les matiegraveres colorantes se caracteacuterisent par leur capaciteacute agrave absorber les rayonnements lumineux
dans le spectre visible (de 380 agrave 750 nm) La transformation de la lumiegravere blanche en lumiegravere
coloreacutee par reacuteflexion sur un corps ou par transmission ou diffusion reacutesulte de labsorption
seacutelective deacutenergie par certains groupes datomes appeleacutes chromophores la moleacutecule colorante
eacutetant le chromogegravene Dautres groupes datomes du chromogegravene peuvent intensifier ou changer
la couleur due au chromophore ce sont les groupes auxochromes (Barka 2008)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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4- Les colorants aziniques (thiazines)
Les colorants thiazines sont analogues aux colorants oxazines sauf que lrsquoatome de soufre
remplace lrsquoatome drsquooxygegravene dans lrsquoanneau heacuteteacuterocyclique Ces colorants ont un noyau
phenazonium comme chromophore avec des groupes amineacutes en para par rapport au soufre
comme auxochrome Ils ont un intervalle de couleur du vert au bleu et ils sont stables agrave la
lumiegravere Ils sont utiliseacutes dans le domaine du textile meacutedecine pharmacie et biologie
Seulement cinq colorants thiazines sont connus et toujours fabriqueacutes azure A azure B azure C
thionine et bleu de meacutethylegravene
Le colorant thiazine le plus important est le bleu de meacutethylegravene deacutecouvert par Caro en 1876
Colorants doxazines Colorants thiazines
Oxazines
Thiazine
5- Toxiciteacute des colorants
La prise de conscience quant agrave la dangerositeacute de certains colorants a commenceacute vers 1890 ougrave
lrsquoon surveillait essentiellement les teneurs en cuivre en arsenic et en plomb dans les colorants
syntheacutetiques ou mineacuteraux Cependant bien que des toxicologues aient auparavant mis en
eacutevidence chez les animaux le risque de cancer lieacute agrave lrsquoingestion de certains colorants azoiumlques
rouges ce nrsquoest qursquoapregraves la deuxiegraveme (2egraveme
) guerre mondiale que des seacuterieux tests biologiques
ont abouti agrave la remise en cause de la plupart des colorants utiliseacutes Une reacuteglementation plus
exigeante a eacuteteacute instaureacutee en 1960 concernant le test de toxicologique des colorants mis sur le
marcheacute Pour le cas du Burkina-Faso il yrsquoa un deacutecret ndeg2001-185 (article 12) portant
interdiction de rejet dans lrsquoenvironnement de certaines substances canceacuterigegravenes dans
lrsquoenvironnement
6- Proprieacuteteacutes physico-chimiques du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene colorant azinique (thiazine) de la famille basique ou cationique aussi
appeleacute chlorure de bis-(dimethylamino)- 37 phenazathionium est soluble dans lrsquoeau (50 g L-1
) et
moins soluble dans lrsquoalcool (10 g L-1
) Sa formule chimique est C16H18ClN3S une masse molaire
de 319852 g mol-1
se preacutesente sous forme drsquoune poudre cristalline drsquoun bleu fonceacute est un deacuteriveacute
azoteacute (Fig1)
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Figure 1 Bleu de meacutethylegravene et sa structure chimique
Il est couramment utiliseacute comme modegravele de contaminant organique en raison de sa structure
moleacuteculaire stable Dans la reacuteaction de reacuteduction le BM se transforme en leuco meacutethylegravene
incolore due agrave la perte du doublet libre de lrsquoazote et introduction drsquoun atome drsquohydrogegravene
Le BM sous sa forme incolore est
(Eq 1)
bleu de meacutethylegravene chlorure de meacutethylthioninium
S
N
N NCl-
hydroxyde de meacutethylthioninium
S
N
N N HO
Figure 2 Forme incolore du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene est le colorant le plus couramment utiliseacute dans la teinture du coton du bois
et de la soie Il peut provoquer des brucirclures oculaires responsables de blessures permanentes aux
yeux de lrsquohomme et des animaux Son inhalation peut donner lieu agrave des difficulteacutes respiratoires
entrainer des cas drsquoaneacutemie apregraves une absorption prolongeacutee et son ingestion par la bouche produit
une sensation de brucirclure provoque des nauseacutees des vomissements transpiration et sueurs
froides abondantes (Ghosh and Bhattacharyya 2002) Il est aussi est toxique pour les algues et
les petits crustaceacutes agrave partir des concentrations de 01 mg L-1
et 2 mg L-1
respectivement (Ounissa
1996 Meink et al 1997)
Le traitement des rejets industriels contenant ce type de colorant srsquoavegravere drsquoun grand inteacuterecirct
II- TRAITEMENT DES REJETS TEXTILES
1- Geacuteneacuteraliteacutes sur les meacutethodes de traitements
Le traitement des rejets textiles compte tenu de leur heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute de composition conduira
toujours agrave la conception drsquoune chaine de traitement assurant lrsquoeacutelimination des diffeacuterents
polluants par des eacutetapes successives La premiegravere eacutetape consiste agrave eacuteliminer la pollution par
lrsquointermeacutediaire de preacutetraitement (deacutegrillage dessablage deacuteshuilage etc) etou de traitement
physique ou physico-chimique assurant une seacuteparation solide-liquide Drsquoapregraves Barclay and
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Buckley (2000) les techniques de deacutepollution intervenant le plus courant en deuxiegraveme eacutetape
dans les industries se divisent en trois cateacutegories
1- Biologique
Traitement aeacuterobie
Traitement anaeacuterobie
2- Physique
Meacutethode de preacutecipitation (coagulation floculation seacutedimentation)
Adsorption (sur charbon actif)
Osmose inverse filtration sur membrane
3- Chimique
Oxydation (oxygegravene ozone oxydants tels que le H2O2 NaOCl)
Reacuteduction (Na2S2O2)
Meacutethode de complexomeacutetrique
Reacutesine eacutechangeuse drsquoions
A- Meacutethodes biologiques
Lrsquoavanceacutee technologique a permis la conception des systegravemes de traitement biologique
perfectionneacutes en se basant sur lrsquoautoeacutepuration naturelle des eaux Ces proceacutedeacutes biologiques se
font selon deux modes traitements en aeacuterobie (en preacutesence de lrsquooxygegravene) et traitement en
anaeacuterobie (les microorganismes deacutegradent la matiegravere organique en absence de lrsquooxygegravene)
Les proceacutedeacutes drsquoeacutepuration par voie biologique sont baseacutes sur la transformation microbienne des
colorants La plupart des colorants azoiumlques sont tregraves stables et non biodeacutegradables Beaucoup
drsquoeacutetudes ont deacutemontreacute la biodeacutegradation partielle ou complegravete de certains colorants par voie
biologiques (Adnosinda et al 2003) et (Lopez et al 2004) Mecircme si ces techniques sont
adapteacutees agrave un nombre de polluants organiques elles ne sont pas toujours applicables sur les
effluents textiles industriels en raison de fortes concentrations de polluants de leur toxiciteacute qui
entrainent la destruction des microorganismes ou des boues biologiques agrave traiter
B- Meacutethodes physiques
Lorsque les eaux useacutees ne se precirctent pas agrave une deacutepollution par voie biologique (effluent peu ou
pas biodeacutegradable tempeacuterature trop faible valeurs extrecircmes de pH preacutesence de toxiques)
des proceacutedeacutes physico-chimiques classiques permettent de compenser soit en se substituant
totalement agrave lrsquoeacutepuration par voie biologique soit en traitement compleacutementaire On peut citer
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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par exemple la coagulation-floculation suivie drsquoune deacutecantation (clarification) lrsquoadsorption sur
charbon actif lrsquoeacutechange drsquoions ou la filtration membranaire
B1- Coagulation-floculation
Sous le terme de coagulationndashfloculation on entend tous les processus physico-chimiques par
lesquels des particules colloiumldales ou des solides en fine suspension sont transformeacutes par des
floculants chimiques en espegraveces plus visibles et seacuteparables (les flocs) Les flocs formeacutes sont
ensuite seacutepareacutes par deacutecantation et filtration puis eacutevacueacutes Les coagulants inorganiques tels que
lrsquoalun (Al2(SO4)314H2O) donnent les reacutesultats plus que satisfaisants pour la deacutecoloration des
effluents textiles contenant des colorants disperseacutes de cuve et soufreacutes mais sont totalement
inefficaces pour les colorants azoiumlques acides et basiques (Barclay and Buckley 2000) et
(Vendevivere et al 1998) Par ailleurs la coagulationndashfloculation ne peut ecirctre utiliseacutee pour les
colorants fortement solubles dans lrsquoeau comme le cas du BM
Le principal deacutesavantage de cette technique est qursquoelle geacutenegravere une importante quantiteacute de boue
entrainant des investissements suppleacutementaires
B2- Filtration membranaire
Dans ce proceacutedeacute les polluants sont retenus par une membrane semi permeacuteable dont le diamegravetre
des pores est infeacuterieur agrave celui des moleacutecules agrave eacuteliminer Cette technique est largement utiliseacutee
dans le domaine de lrsquoeau potable et le dessalement La filtration sur membrane sous lrsquoeffet
drsquoune pression hydraulique se deacutecline en microfiltration lrsquoultrafiltration la nano filtration et
lrsquoosmose inverse Parmi les quatre types de proceacutedeacutes la nano filtration et lrsquoosmose inverse sont
les plus adapteacutes agrave la reacuteduction partielle de la couleur et des petites moleacutecules organiques
(Taylor and Jacobs 1996) (Calobro et al 1990) En effet la nano filtration srsquoapplique surtout
au traitement des bains de teinture de colorants reacuteactifs en agissant comme un filtre moleacuteculaire
tandis que la microfiltration retient les mateacuteriaux colloiumldaux tels que les colorants disperseacutes ou
de cuve gracircce agrave une laquomembrane eacutecranraquo (Van der Bruggen et al 2003) Lrsquoultrafiltration ne
srsquoapplique qursquoagrave la reacuteduction de DCO et des solides en suspension (Anselme and Jacobs 1996)
et nrsquoest reacuteellement efficace qursquoen combinaison avec la coagulationfloculation
B3- Adsorption sur charbon actif et autres mateacuteriaux
Le polluant est transfeacutereacute de la phase liquide vers la phase solide lors de lrsquoadsorption Le
charbon actif eacutetant consideacutereacute comme lrsquoadsorbant le plus efficace pour la reacuteduction de la
couleur est limiteacute pour lrsquoeacutelimination de certains colorants Seuls les cationiques colorant agrave
mordant disperseacutes ou dits de cuve sont eacutelimineacutes par cette technique (Raghavacharya 1997)
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C- Meacutethodes chimique
Les techniques drsquooxydation chimiques sont geacuteneacuteralement appliqueacutees quand les proceacutedeacutes
biologiques sont inefficaces Elles peuvent ecirctre ainsi utiliseacutees pour les proceacutedeacutes biologiques en
eacutetapes de preacutetraitement afin de diminuer la charge polluante Lrsquooxydation chimique est
eacutegalement appliqueacutee pour le traitement des organiques dangereux preacutesents en faibles
concentrations et des effluents chargeacutes de constituants reacutesistants aux meacutethodes de
biodeacutegradation Le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) le Cl2 et O3 sont les reacuteactifs les plus souvent
utiliseacutes pour ce type de traitement Le H2O2 est un oxydant moyennement fort et son application
pour le traitement des polluants organiques et inorganiques est bien eacutetablie (Neyens et al
2003) Mais lrsquooxydation par H2O2 nrsquoest pas suffisamment efficace pour de fortes concentrations
en colorant Hamada et al (1998) ont proposeacute de traiter les colorants azoiumlques par hypochlorure
de sodium Cependant si la moleacutecule initiale est deacutetruite les halogegravenes sont susceptibles de
former des trihalomeacutethanes comme sous-produits de deacutegradation lesquels sont canceacuterigegravenes
pour lrsquoHomme
Drsquoougrave la neacutecessiteacute drsquoutiliser des produits drsquooxydation encore plus performant comme les
proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutes (POA)
2- Procegravedes classiques de traitement des effluents textiles Proceacutedeacutes drsquoOxydation
Avanceacutee (POA)
Lrsquoindustrialisation intensive qui a vu le jour au cours du dernier siegravecle a causeacute lrsquoapparition dans
lrsquoenvironnement de polluants eacutemergents reacutefractaires qui sont reconnus canceacuterigegravenes et
mutagegravenes Dans lrsquooptique de limiter la pollution de lrsquoenvironnement des strateacutegies de
traitement efficaces et eacutecologiques ont eacuteteacute deacuteveloppeacutees Parmi ces strateacutegies se trouve
lrsquoapplication des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee (POA) Figure 3
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA)
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Il srsquoagit de proceacutedeacutes de traitement oxydatif qui peuvent ecirctre subdiviseacutes en quatre groupes
(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse
utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et reacutepondent aux
critegraveres suivant (Suty et al 2003)
Ne pas induire de pollution secondaire
Non toxique
Non corrosif pour les eacutequipements
Etre le plus rentable possible
Etre relativement le plus simple agrave manipuler
Les OHbull sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse utiliser dans le domaine des
eaux et des effluents industriels avec une vitesse drsquooxydation (109
fois plus eacuteleveacutee) agrave celle de
lrsquoozone et son potentiel drsquooxydation est de 28 VENH (Parsons 2004) Tableau 1
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique
Oxydant Pouvoir oxydant Edeg (VENH)
OHbull 280
Oo 242
O3 207
H2O2 (milieu acide) 178
Cl2 136
O2 123
Plusieurs secteurs ont utiliseacutes ces proceacutedeacutes pour traiter leurs eaux par exemple Parsons (2004)
lrsquoa utiliseacute pour le traitement des eaux de surface et souterraines Martinez-Huitle and Ferro
(2006) lrsquoont utiliseacute pour le traitement des eaux industrielles Hayet (2011) lrsquoa testeacute dans
lrsquoeacutelimination du 4- chloropheacutenol Hsing et al (2007) et Wu and Chang (2006) ont lrsquoutiliseacute pour
deacutecolorer les eaux des industries textiles Bouafia (2010) a utiliseacute le proceacutedeacute drsquooxydation
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avanceacutee baseacutee sur le reacuteactif de fenton pour deacutegrader les colorants textiles Derradji (2012) a
coupleacute le POA avec un traitement biologique pour le traitement des eaux useacutees industrielles
3- Reacuteactif de Fenton (H2O2Fe2+
)
Fenton avait deacutecrivit agrave la fin du XIX egraveme
siegravecle que le fer ferreux (Fe2+
) favorisait fortement
lrsquooxydation de lrsquoacide maleacuteique par le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) en milieu acide (Fenton
1894) Des travaux ulteacuterieurs ont montreacute que la combinaison de H2O2 et de Fe2+
nommeacute
laquo Reacuteactif de Fenton raquo eacutetant un oxydant efficace pour une grande varieacuteteacute de substrats
organiques notamment les pheacutenols les pesticides les aromatiques polycycliques et des
colorants en particulier les azoiumlques (Spadaro et al 1994 Benitez et al 2001 De Heredia et
al 2001) Quarante (40) ans plus tard Haber and Weiss (1934) identifiaient le radical
Hydroxyl comme eacutetant lrsquoespegravece oxydante de la reacuteaction preacutesenteacutee ci-dessous et communeacutement
appeleacutee reacuteaction de Fenton
(Eq2)
Le fer ferrique geacuteneacutereacute peut ensuite reacuteagir avec le peroxyde drsquohydrogegravene pour redonner le fer
ferreux
(Eq3)
La vitesse de deacutecomposition de H2O2 par le Fer II augmente lorsque le pH augmente (le 5) car
dans cette gamme de pH la forme preacutedominante Fe(OH) 2+
est beaucoup plus reacuteactive que lrsquoion
Fe2+
(Kuo 1992)
Lrsquoeacutetude de la deacutepollution des effluents textiles coloreacutes par le proceacutedeacute Fenton (systegraveme H2O2
Fe2+
) a eacuteteacute reacuteveacuteleacutee tregraves efficace et plusieurs eacutetudes ont montreacute que le taux de mineacuteralisation des
colorants syntheacutetiques augmente avec lrsquoaugmentation des doses des reacuteactifs et du temps de
reacuteaction Le rapport des reacuteactifs R =
et le rapport
joue aussi un rocircle important
dans la vitesse de deacutegradation de colorants de deacutepart et sur le taux de mineacuteralisation (Kuo
1992)
Le proceacutedeacute Fenton possegravede trois (03) caracteacuteristiques attractives pour le traitement des
composeacutes organiques (Redha 2011)
Les radicaux hydroxyles OHbull produits reacuteagissent tregraves rapidement (10
9 fois plus reacuteactif
que le O3)
Les reacuteactifs sont simples agrave manipuler et sans danger pour lrsquoenvironnement
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Les produits finaux de deacutegradation (H2O CO2 ions mineacuteraux et hydroxydes ferriques)
nrsquointroduisent pas une pollution suppleacutementaire
Le proceacutedeacute de Fenton est composeacute geacuteneacuteralement de quatre eacutetapes principales ajustement du
pH oxydation neutralisation et coagulationpreacutecipitation Pour lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute la
reacuteaction de fenton ne peut se produire qursquoagrave un pH voisin ou eacutegal agrave 3 ce qui reacutesulte un ajout des
solutions acides Au-delagrave des valeurs de pH comprises entre 3 et 4 le fer (Fe2+
ou Fe3+
) est
susceptible de preacutecipiter et former des hydroxydes de fer induisant ainsi une faible activiteacute
catalytique Le milieu doit ecirctre approvisionneacute drsquoune maniegravere continue Ce qui peut alourdir les
couts de traitement
Le proceacutedeacute Fenton est consideacutereacute aujourdrsquohui comme le proceacutedeacute dont sa mise en œuvre est facile
et plus utiliseacute dans le monde pour le traitement drsquoeffluents industriels textiles mais le proceacutedeacute
est limiteacute par le manque de geacuteneacuteration du catalyseur qui neacutecessite geacuteneacuteralement un apport
constat en reacuteactif et qui contraint de ce fait agrave lrsquoapprovisionner en continu le milieu en peroxyde
drsquohydrogegravene (H2O2) tregraves couteux
III- LA LATERITE
Le Burkina-Faso est un pays de lrsquoAfrique occidentale avec une superficie de 274 000 kmsup2 et le
recouvrement lateacuteritique est un caractegravere dominant des paysages peacuteneacuteplaines ou tabulaires qui
caracteacuterisent sa plus grande partie Les lateacuterites se preacutesentent sous forme de plateaux eacutetendus
buttes teacutemoins cuirasses indureacutes etc Lrsquoeacutepaisseur de ces lateacuterites varie selon la nature des
formations sur lesquelles elles se reposent
La lateacuterite (du latin later brique) est une roche rouge ou brun qui se forme par alteacuteration des
roches sous les climats tropicaux Elle est constitueacutee du fer (Limonite ferrihydrite geothite
heacutematite) drsquoaluminium (Gibbsite cliachite boehmite) de titane de manganegravese et de
silicium On la trouve surtout en domaine intertropical et recouvre 33 des continents
Pour lrsquoeacutetude de la deacutegradation du colorant BM nous avons utiliseacute deux types de lateacuterite
provenant lrsquoune de la reacutegion de Koubri dans le Centre et contenant 314 de fer et lrsquoautre dans
la reacutegion Sud-Ouest du Burkina-Faso contenant 447 pour le traitement (Figure 4) Ces
lateacuterites ont eacuteteacute caracteacuteriseacutees au Laboratoire CRISMAT (Centre National de Recherche et de
Technologie Mateacuteriaux ENSI Caen) en France
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Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI)
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CHAPITRE II MATERIELS ET METHODE
Lrsquoutilisation des substances organiques dans lrsquoindustrie sans traitement est la deacutegradation de la
qualiteacute des eaux qui se reacutepercute sur la santeacute de lrsquoecirctre humain Dans ce chapitre nous allons voir
les produits et mateacuteriels ainsi que la meacutethodologie expeacuterimentale utiliseacutes pour la deacutegradation du
colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute Fenton en phase homogegravene en utilisant le fer
industriel puis le fer extrait de la lateacuterite
Nous preacutesentons en premier lieu la technique du dosage du BM et les reacuteactifs utiliseacutes pour la
deacutegradation de notre colorant Nous eacutevoquons les techniques de caracteacuterisation de la lateacuterite par
diffraction des rayons X et analyse quantitative
I- PRODUITS ET MATERIELS
1 Les produits utiliseacutes (Fer industriel H2O2 BM acide lateacuterite)
Pour lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite nous avons utiliseacute
certains reacuteactifs qui sont illustreacutes dans le tableau 2
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes
Produits Fournisseur Qualiteacute
Bleu de meacutethylegravene Fluka 96
Peroxyde drsquohydrogegravene
(H2O2)
Preacutepareacute par
Laboratoires Gilbert (CA 655-
301-3)
9
Acide sulfurique (H2SO4) Sigma-Aldrich (CA 7664-93-9) 95-97
Sulfate ferreux (FeSO4
7H2O
Fluka Chemika (CA44990) 98
Hydroxyde de Sodium
NaOH
Sigma Aldrich 32
Eau ultra-pure ou Milli-Q Polisseur drsquoeau du LEDES 0055 microScm ou 183
MΏ
2- Mateacuteriels utiliseacutes
Les mateacuteriels utiliseacutes pour les suivis cineacutetiques de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite sont la spectrophotomeacutetrie DR 5000 la lateacuterite et les trois types drsquoacides
lrsquoacide sulfurique lrsquoacide chlorhydrique lrsquoacide nitrique pour lrsquoextraction du fer de la lateacuterite
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Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM
Les eacutechantillons de lateacuterites utiliseacutees lors de ce travail ont eacuteteacute caracteacuteriseacutes au Laboratoire
CRISMAT (Centre National de Recherche Technologique Mateacuteriaux ENSI Caen) en France Ils
proviennent de deux reacutegions du Burkina-Faso (Dano et Koubri) contiennent respectivement 44
7 et 314 de fer et ont eacuteteacute obtenus par les analyses en diffraction des rayons X (DRX) et en
microscopie eacutelectronique agrave balayage (MEB)
Le principe de lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS
Lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS est une analyse quantitative en des points ou zones speacutecifiques dun
eacutechantillon en utilisant la spectromeacutetrie agrave seacutelection deacutenergie (EDS)
Son principe est que par lintermeacutediaire dun canon agrave eacutelectrons un faisceau deacutelectrons est envoyeacute
sur leacutechantillon En contact avec la matiegravere ces eacutelectrons interagissent de diffeacuterentes faccedilons
Le MEB-EDS du laboratoire va permettre dexploiter trois informations distinctes dont deux qui
vont ecirctre traduites en images
-Une image en eacutelectrons secondaires (SE) qui naicirct dune interaction entre les eacutelectrons du
faisceau et les eacutelectrons des couches eacutelectroniques de latome et qui nous donnera une
information topographique de leacutechantillon
- Une image en eacutelectrons reacutetrodiffuseacutes (BSE) qui reacutesulte de linteraction entre les eacutelectrons du
faisceau le noyau et le nuage eacutelectronique de latome et qui permettra de creacuteer une image par
contraste chimique
- Une troisiegraveme information que lon obtient est une analyse eacuteleacutementaire le microscope
eacutelectronique agrave balayage eacutetant coupleacute agrave un deacutetecteur de rayons X agrave dispersion deacutenergie
Le principe de lrsquoanalyse par Diffraction Rayon X (DRX)
La diffraction des rayons X est une technique danalyse fondeacutee comme son nom lrsquoindique sur la
diffraction des rayons X sur la matiegravere La diffraction des rayons X est un pheacutenomegravene
dinterfeacuterence constructive qui se produit quand un faisceau de rayons X (onde
eacutelectromagneacutetique) peacutenegravetre dans un cristal (empilement peacuteriodique datomes) Il peut donc
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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apparaitre quand on place un monocristal un poly-cristal ou une poudre devant une source de
rayons X Lemplacement des faisceaux diffracteacutes nous informe sur la peacuteriodiciteacute du (des) cristal
tandis que lintensiteacute de ces faisceaux nous informe sur la nature et la position des atomes
contenus dans le cristal La position des intensiteacutes diffracteacutees nous renseignera sur la taille de la
maille tandis que lintensiteacute nous permettra de calculer la position des atomes dans la maille
ainsi que leur nature Les proprieacuteteacutes chimiques ou physiques dun mateacuteriau deacutependent de la
position et la nature des atomes du cristal
Les caracteacuteristiques du diffractomegravetre des eacutechantillons de la poudre de lateacuterite analyseacutee sur un
diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 eacutequipeacute drsquoun monochromateur avant et drsquoun deacutetecteur Lynx-
Eye sont rassembleacutees dans le tableau et figures ci-dessous
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Position initiale [deg2Th] 10 0050
Position finale [deg2Th] 99 9910
Taille [deg2Th] 00110
Temps drsquoeacutetape de balayage [s] 1170
Fente de divergence Fixed
Fente de divergence [mm] 2
Tempeacuterature de mesure [degC] 21
Mateacuteriel drsquoanode Cu
K Alpha 1 [Aring] 154060
Geacuteneacuterateur 40 mA 40 kV
Monochromateur de rayon incident Oui
Rotation Non
Ouverture de deacutetecteur [deg] 35
Deacutetecteur de discrimination LL [V] 017
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri
Les diffeacuterentes phases des eacutechantillons de lateacuterites par lrsquoanalyse en diffraction RX sont
reacutecapituleacutees sur ce tableau
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
Phase Koubri Dano
-massique -massique
Phase majoritaire Kaolinite 333 36
Quartz 326 161
Deuxiegraveme sous-ensemble de phase Goethite FeO(OH) 211 352
Heacutematite Fe2O3 73 63
Ferrite
(fer-alpha)
3 32
Phase anatase TiO2 27
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE
1- Preacuteparation de la solution du bleu de meacutethylegravene
La solution megravere du BM de concentration 1 g L-1
a eacuteteacute preacutepareacutee en mettant les cristaux dans un
litre drsquoeau distilleacutee Les solutions standard pour lrsquoeacutetablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage ont
eacuteteacute obtenues par des dilutions successives jusqursquoaux concentrations deacutesireacutees
Le suivi de lrsquoeacutevolution de la concentration du BM au cours du temps est fait par
spectrophotomeacutetrie UVVisible
2- Principe de la spectrophotomeacutetrie UVVisible
La spectrophotomeacutetrie est une technique analytique quantitative qui consiste agrave mesurer
lrsquoabsorbance ou la densiteacute optique drsquoune substance chimique donneacutee en solution La meacutethode
repose sur la loi de Beer-Lambert qui eacutenonce
Lorsqursquoune substance absorbe de la lumiegravere dans le domaine de lrsquoultra-violet et du
visible lrsquoeacutenergie absorbeacutee provoque des perturbations dans la structure eacutelectronique des
atomes ions ou moleacutecules Un ou plusieurs eacutelectrons utilisent cette eacutenergie pour sauter
drsquoun niveau de basse eacutenergie agrave un niveau de plus haute eacutenergie Ces transitions
eacutelectroniques se font dans le domaine de 350 agrave 800nm pour le visible et entre 200 agrave 350
nm pour lrsquoultra-violet
Un milieu homogegravene traverseacute par la lumiegravere absorbe une partie de celle-ci les
diffeacuterentes radiations constituant le faisceau incident sont diffeacuteremment absorbeacutees
suivant leur longueur drsquoonde et les radiations transmisses sont alors caracteacuteristiques du
milieu
Soit un rayon lumineux monochromatique de longueur drsquoonde λ traversant un milieu
homogegravene drsquoeacutepaisseur l Le taux de deacutecroissance de lrsquointensiteacute lumineuse en fonction de
lrsquoeacutepaisseur du milieu absorbant est donneacute par la loi de Lambert
A= log (
) (Eq4)
Avec
I0 intensiteacute initiale de la lumiegravere traverseacutee
I intensiteacute de la lumiegravere transmise
A absorbance
La spectrophotomeacutetrie UVVisible permet de suivre la deacutecoloration des solutions gracircce aux
absorbances qui eacutevoluent en fonction du temps de traitement Elle permet eacutegalement de suivre
lrsquoeacutevolution des ions gracircce agrave leurs diffeacuterents dosages
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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3- Caracteacuterisation par spectrophotomeacutetrie UVVisible des solutions du BM
a- Deacutetermination des longueurs drsquoondes drsquoabsorption maximale
Le spectre drsquoabsorbance du BM a eacuteteacute balayeacute entre 200 et 800 nm afin de suivre quantitativement
sa concentration Les pics de notre colorant sont obtenus agrave 661nm et 291nm (fig 8) Les
diffeacuterentes absorbances ont eacuteteacute deacutetermineacutees et une courbe deacutetalonnage a eacuteteacute traceacutee en utilisant
des solutions standard variant de 0 agrave 8 mg L-1
pour les deux longueurs drsquoondes
Figure 8 Spectre du Bleu de meacutethylegravene
b- Etablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage du BM
La concentration [Fx] des solutions eacutetalon varie de 1 agrave 8 mg L-1
Les volumes agrave preacutelever sont
calculeacutes en appliquant lrsquoeacutequation suivante
(Eq5)
Avec [Fx] - Concentration de lrsquoeacutetalon
Vx - Volume drsquoeacutetalon agrave preacuteparer
[M] - Concentration de la solution megravere
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene
Solution Zero 1 2 3 4 5
Concentration [mgL-1] 0 2 3 4 6 8
Volume neacutecessaire [mL] 0 02 03 04 06 08
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Pour tracer la courbe drsquoeacutetalonnage nous avons introduit les diffeacuterents volumes dans des fioles de
100 mL ensuite nous avons compleacuteteacute agrave lrsquoeau distilleacutee jusqursquoau trait de jauge On a mis la
spectrophotomeacutetrie en marche et proceacutedeacute agrave la lecture du blanc puis successivement des solutions
eacutetalons
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm)
Solution 0 1 2 3 4 5
Con (mg L-1
) 0 2 3 4 6 8
Absorbance (nm) pour λ = 661 0 085 13 18 23 3
Absorbance (nm) pour λ = 291 0 04 06 09 12 17
Figure 9 Courbe deacutetalonnage (λmax = 661 nm et λmax = 291 nm) variation de labsorbance en
fonction de la concentration du BM
4- Preacuteparation des solutions de fer
a- Solution de fer industriel
Le reacuteactif utiliseacute est le sulfate ferreux ou sulfate de fer (II) drsquoune poudre blanchacirctre agrave lrsquoeacutetat
anhydre dont la formule est FeSO4 7H2O Pour la preacuteparation du Fe2+
de concentration 3 g L-1
nous avons verseacute 3 g du sulfate ferreux anhydre dans une fiole de 1 L contenant 500 mL drsquoeau
milli-Q puis ajouter une (1) goutte drsquoacide sulfurique (H2SO4) concentreacute agrave 98 dans la fiole et
laisser agiter pendant 30 secondes Apregraves compleacuteter jusqursquoau trait de jauge et placer sous
agitation durant 1 h jusqursquoagrave lrsquoobtention drsquoune solution de couleur rouge brique
b- Solution de fer de la lateacuterite
Pour la deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite les solutions de la lateacuterite
ont eacuteteacute preacutepareacutees de la maniegravere suivante
Pour le lit de lateacuterite nous avons preacuteleveacute
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
Compleacuteter drsquoeau milli-Q (eau ultra pure) jusqursquoau trait de jauge
y = 03938x
Rsup2 = 09869
0
05
1
15
2
25
3
35
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
661nm
y = 02094x
Rsup2 = 09972
0
02
04
06
08
1
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
291 nm
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Ajuster par la suite le pH de la solution agrave 3 avec lrsquoacide sulfurique (concentreacute agrave
95-97)
Figure 8 Lit de lateacuterite
Pour la lateacuterite attaqueacute par de lrsquoacide concentreacute pour lrsquoextraction du Fer
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
30 m L drsquoacide (HClHNO3H2SO4)
Ajouter avec prudence 20 mL drsquoeau milli-Q pour avoir 50 mL de solution
Preacutelever le surnageant pour le traitement du bleu de meacutethylegravene
Figure 9 Attaque acide de la lateacuterite
5- Preacuteparation des meacutelanges colorant- reacuteactif de Fenton
Lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM srsquoest faite par trois diffeacuterentes eacutetapes
Une solution du BM est soumise agrave un traitement par proceacutedeacute Fenton en utilisant du H2O2
et le fer industriel (Fe2+
) ajustement du pH agrave 3 (Fig12)
Figure 10 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel
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Pour la deacutegradation du BM en utilisant la lateacuterite deux eacutetapes ont eacuteteacute imageacutes lrsquoune par
un lit de lateacuterite et lrsquoautre par la lateacuterite attaqueacutee par trois types drsquoacides (Fig13)
Figure 11 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite
6- Etude cineacutetique de la deacutecoloration du BM
Nous avons deacutetermineacute la cineacutetique de deacutecoloration agrave partir des valeurs des absorbances trouveacutees
agrave 661nm La deacutetermination de la constante de vitesse kapp permet de donner un ordre de
grandeur de la vitesse Expeacuterimentalement on peut montrer que la vitesse de reacuteaction bilan du
BM srsquoeacutecrit de la maniegravere suivante
Bleu de meacutethylegravene + OHbull rarr sous-produit du bleu de meacutethylegravene (Eq6)
Pour la cineacutetique drsquoordre 1
V = -
= kapp (Eq7) reacuteaction de pseudo ordre un laquo1 raquo
Avec
V vitesse de deacutegradation catalytique (mg L-1
h-1
)
kapp constante apparente de deacutegradation (min ou h-1
)
[BM] concentration du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
t temps de reacuteaction (h)
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
Ln (
) = kapp t (Eq8)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Figure 12 Reacuteaction de pseudo ordre 1
Pour la cineacutetique drsquoordre 2
V = -
= kapp (Eq9) reacuteaction de pseudo ordre un laquo2 raquo
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
int
= - int
(Eq10)
(Eq11)
Figure 13 Reacuteaction de pseudo ordre 2
Pour le calcul des rendements ou taux drsquoabattement (τ) agrave lrsquoissu des eacutetudes cineacutetiques de
deacutegradation du BM nous avons utiliseacute cette formule ci-dessous
τ =
(Eq12)
Rsup2 = 09863
-070
-060
-050
-040
-030
-020
-010
000
0 2 4 6 8
ln (C
Co)
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 1
Rsup2 = 09499
0
0005
001
0015
002
0025
003
0 2 4 6 8
1C
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 2
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CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS
I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL
Tous les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave tempeacuterature ambiante (25degC) Les concentrations du bleu de
meacutethylegravene choisies pour lrsquoexpeacuterience sont 10 et 40 mg L-1
1- Effet de pH du milieu
Etant donneacute que le proceacutedeacute Fenton est baseacute sur lrsquoeffet catalytique du Fer et plus preacuteciseacutement
du Fe2+
il nous est paru neacutecessaire de commencer lrsquoeacutetude par la deacutetermination du pH
optimale pour le proceacutedeacute Lrsquoajustement du pH du milieu srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoune solution
drsquoacide sulfurique Ce choix est justifieacute par lrsquoexistence deacutejagrave au sein de la solution des ions
2-
suite agrave lrsquoaddition du Fe2+
sous la forme de FeSO4 7H2O
Les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes avec une concentration en BM de 20 mg L-1
un rapport R = 15
correspondant agrave des concentrations de 6 et 040 mg L-1
en H2O2 et Fe2+
respectivement et
pour des valeurs de pH variant entre 3 et 5 Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacute sur figure 16
Figure 14 Effet du pH
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t = 20
min)
pH Rendement ()
3 96
35 5245
4 6156
5 5509
000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 5 10 15 20
[BM
] m
gL
ˉˡ
temps de deacutegradation (mn)
pH = 3
pH = 35
pH = 4
pH = 5
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Drsquoapregraves le tableau preacutecegravedent nous observons que le pH favorable pour la deacutegradation du BM
par le proceacutedeacute Fenton est pH = 3 avec un taux de deacutegradation de 96 au bout de 20 min
De nombreux travaux sur les proceacutedeacutes Fenton ont montreacute que le pH 3 semble ecirctre la meilleure
valeur pour une deacutegradation optimale des polluants organique ((Tang and Huang 1996 Kuo
and Lo 1999) Pour la suite du travail nous adopterons deacutesormais cette valeur de pH
2- Effet de la concentration en BM
Nous avons traiteacute agrave un pH = 3 et agrave 25degC deux solutions du BM de concentration diffeacuterentes
(10 mg L-1
et 40 mg L-1
) en fixant les concentrations de Fe2+
agrave 134 mg L-1
et celle du H2O2 agrave
6 mg L-1
(figure 17)
Figure 15Effet de la concentration du BM
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM
[BM] mg L-1
Rendement () Temps de
deacutecoloration (min)
10 9738 8
40 9565 14
Nous avons constateacute que la concentration du BM de concentration 10 mg L-1
srsquoest deacutegradeacutee
rapidement et complegravetement avec un temps de deacutecoloration (td) de 8 min tandis que celle de
40 mg L-1
est plus lente avec un td de 14 min Donc plus la solution est concentreacutee plus le
temps de deacutegradation est important
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La cineacutetique de deacutecoloration du colorant BM de concentrations respectives de 10 et
40 mg L-1
obeacuteit agrave la loi cineacutetique de pseudo premier
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM
Solution kapp
BM = 10 mg L-1
028
BM = 40 mg L-1
010
La deacutetermination de la constante apparente de vitesse montre eacutegalement que cette derniegravere
varie en fonction de la concentration en BM En effet la valeur de kapp est deux fois plus
supeacuterieure pour une concentration en BM de 10 mg L-1
que pour celle de 40 mg L-1
3- Etude spectrophotomeacutetrique UVVisible du bleu de meacutethylegravene
Figure 16 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel
Une solution du bleu de meacutethylegravene de concentration 40 mg L-1
est soumise agrave un traitement par
proceacutedeacute Fenton en utilisant 6 mg L-1
de H2O2 et le fer industriel agrave une concentration de 134
mg L-1
Des preacutelegravevements ont eacuteteacute effectueacutes agrave des intervalles reacuteguliers de temps afin de suivre
lrsquoeacutevolution de la deacutegradation par Spectrophotomeacutetrie Lrsquoanalyse spectromeacutetrique des
eacutechantillons est effectueacutee par un balayage du spectre UV-Visible entre 200 et 800 nm (figure
18)
Nous remarquons que plus le temps de traitement est important plus le pic drsquoabsorbance dans
le visible agrave 661 diminue drsquointensiteacute pour srsquoannuler complegravetement agrave partir du 30 min Par
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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contre le pic dans le domaine UV agrave 291 il diminue certes drsquointensiteacute mais ne srsquoannule pas
mecircme apregraves 45 min de traitement
Ce reacutesultat nous permet de conclure que le proceacutedeacute Fenton permet une deacutegradation partielle
de la moleacutecule du BM au bout de notre temps de reacuteaction Drsquoapregraves Cao et al (1999) les pics
appartenant aux domaine drsquoUV entre 200 et 260 sont relatives au cycle benzegravene mono ou
poly substitueacute Ceci revient agrave dire que la deacutegradation du BM passe par deux eacutetapes
Deacutegradation du groupement fonctionnel de la moleacutecule du BM (λ = 661 nm) crsquoest agrave
dire que la rupture de lrsquoheacuteteacuterocycle central entraine la perte des conjugaisons des deux
lateacuteraux ce qui explique la deacutecoloration plus ou moins rapide de la solution
La deacutegradation des cycles benzegravene persistant en solution est beaucoup plus lente
puisque lrsquointensiteacute de ce pic (λ = 291 nm) diminue mais ne srsquoannule pas alors que la
solution est claire On peut dire eacutegalement que cette deacutegradation des cycles benzegravene
persistants est due au temps de reacuteaction trop court
4- Effet de la concentration du H2O2
a) En Absence de Fer
En utilisant deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
nous
avons varieacute les concentrations du H2O2 de 1 agrave 6 mg L-1
en absence du fer agrave un pH = 3 et agrave
tempeacuterature ambiante Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacutes sur la figure ci-dessous
Figure 19 Deacutegradation du BM par H2O2 seul
Quel que soit la concentration du BM 10 mg L-1
ou 40 mg L-1
lrsquoeffet du H2O2 sur la
deacutegradation du colorant est pratiquement nulle En effet apregraves un temps arbitraire de 20 min
de traitement on remarque un taux drsquoabattement de 17 pour la concentration en BM de 10
mg L-1
alors qursquoil est nul pour une concentration initiale de 40 mg L-1
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Il est donc clair que le pouvoir oxydant du H2O2 nrsquoest pas assez suffisant pour pouvoir
deacutegrader le BM En effet le H2O2 agrave un pouvoir oxydant de Edeg = 176 VENH par contre
celui drsquoOHbull est de 28 VENH
La mecircme conclusion a eacuteteacute observeacute par Naima (2008) sur lrsquoutilisation du H2O2 seul dans le
traitement des huiles drsquoolive (margines) Le reacutesultat a donneacute que le H2O2 seul pour des valeurs
de concentrations 3 et 20 g L-1
ne peut eacuteliminer totalement la margine de lrsquoeffluents drsquohuilerie
drsquoolive de concentration initiale de 1 g L-1
la moyenne de taux drsquoabattement obtenue ne
deacutepasse pas la valeur de 32 Yameogo (2013) a remarqueacute eacutegalement que lrsquoutilisation du
H2O2 seul nrsquoa eu aucune influence sur la deacutegradation de lrsquoamarante par proceacutedeacute photo-fenton
et heacuteteacuterogegravene avec charbon actif la concentration nrsquoa pas varieacute tout au long du traitement
b) En preacutesence du Fer
Lrsquoefficaciteacute du traitement est donc tributaire de lrsquoexistence de deux entiteacutes H2O2 et Fe2+
En
effet Bach et al (2010) ont utiliseacute le Fe2+
pour traiter lrsquoeau industrielle ils ont trouveacute que le
fer a permis de mineacuteraliser 95 drsquoeacutethylegravene-glycol et 85 de pheacutenol dans une eau industrielle
par proceacutedeacute Fenton Marciel et al (2004) ont remarqueacute que lrsquoapport de sulfate ferreux a
ameacutelioreacute la reacuteduction du COT de 45 agrave 55 lors drsquoune eacutetude drsquooxydation drsquoune solution
pheacutenolique par le proceacutedeacute photo-fenton
Pour la suite Nous avons maintenu la mecircme variation des concentrations en H2O2 (de 1 agrave 6
mg L-1
) mais en additionnant le fer industriel (sulfate ferreux) avec une concentration de 134
mg L-1
pour deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
agrave
tempeacuterature ambiante et agrave un pH eacutegale agrave 3 Ceci revient qursquoen solution le rapport R =
varie de 075 15 25 5 (Figure 20)
Figure 17 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
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Quel que soit la concentration initiale en BM ou en H2O2 lrsquoaddition du fer a entraineacute
lrsquoapparition de la deacutegradation graduelle de la coloration
Plus la concentration en H2O2 est importante plus la vitesse de deacutegradation augmente
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
[BM] mg L-1
10 40
Variation de H2O2 Rendement () Rendement ()
1 6730 5508
2 8522 7029
3 9769 9632
6 9954 9860
La figure 20 montre que taux de deacutecoloration en preacutesence du catalyseur devient plus
important avec lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 Il passe apregraves 60 min de
traitement de 6730 pour une concentration en H2O2 de 1 mg L-1
agrave 9954 pour celle de 6
mg L-1
Ceci est parfaitement preacutevisible puisque lrsquoexistence de lrsquoHydroxyde radicalaire principale
responsable de la deacutegradation est tributaire de la concentration initial en H2O2 (Eq2 sect 11)
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence de
la variation du H2O2
[BM] = 10 mg L-1
[BM] = 40 mg L-1
Ordre de la
reacuteaction k k
075 00036 00005 Ordre 2
15 00092 00007
25 0067 0065 Ordre 1
5 02879 0103
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Nous remarquons que lorsque la concentration en H2O2 augmente lrsquoordre partiel de la reacuteaction
change En effet pour des concentrations en H2O2 lt 3 mg L-1
la reacuteaction de deacutegradation est de
lrsquoordre 2 alors que pour des concentrations plus eacuteleveacutees elle est drsquoordre 1
Nadjette (2009) a montreacute que la deacutegradation du Meacutethyle Orange en preacutesence de dioxyde de
titane (TiO2) suit une cineacutetique drsquoordre 1 Redha (2011) a trouveacute eacutegalement lrsquoordre partiel de
la reacuteaction est eacutegal agrave 1 lors de son eacutetude sur le traitement du Rouge drsquoalizarine S et lrsquoOrange
G par proceacutedeacute drsquooxydation avanceacutee (POA)
Bennani et al (2010) ont eacutelimineacute le bleu de meacutethylegravene en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi
(Maroc) Les reacutesultats ont montreacute que le pseudo-second ordre peut deacutecrire le comportement
cineacutetique de lrsquoadsorption du bleu de meacutethylegravene sur lrsquoargile brute et celle purifieacutee Des reacutesultats
similaires ont eacuteteacute observeacutes Gurses et al (2006) et Tsai et al (2007)
Les valeurs de kapp obtenus pour une solution de concentration initiale en BM de 10 mg L-1
sont supeacuterieures agrave celles obtenues pour la solution de 40 mg L-1
et ce lagrave quel que soit lrsquoordre
de la reacuteaction ou la concentration en H2O2 en solution Ces valeurs augmentent avec
lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 et passe de 36 10-3
agrave 02879 et de 05 10-3
agrave 0103
pour une les solutions en BM de 10 et 40 mg L-1
respectivement
5- Effet de la concentration en fer
Pour la suite nous eacutetudierons lrsquoeffet de la concentration en Fer sur lrsquoefficaciteacute du traitement
du BM pour deux solutions de concentration 10 et 40 mg L-1
en BM Les essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes en maintenant constante la concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
et en faisant varieacute la
concentration en Fe2+
de 02 agrave 134 mg L-1
correspondant agrave une variation du rapport R =
de 5 agrave 30
Figure 18 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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En absence de fer aucune baisse dans la concentration en BM nrsquoest observeacutee Pourtant degraves
lrsquoajout drsquoune faible concentration (02 mg L-1
) entraine une diminution progressive de la
couleur au cours du temps Il est eacutegalement observeacute que quel que soit la concentration initiale
en BM le temps de deacutegradation (td) du colorant est inversement proportionnel agrave la
concentration en Fe2+
en solution En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
td
passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 alors que pour une concentration
de 40 mg L-1
il passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig22)
Figure 19 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer industriel
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction du rapport R
[BM] = 10 mg L
-1 [BM] = 40 mg L
-1
kapp kapp
OR
DR
E
1
par
rapport
agrave B
M 30 00027 00125
15 00061 00321
10 0026 00496
5 02879 0103
Nous remarquons que lrsquoeffet de lrsquoaugmentation de la concentration en Fe2+
en solution sur la
cineacutetique de deacutegradation du BM est beaucoup plus important pour des faibles concentrations
(10 mg L-1
) que pour les fortes concentrations (40 mg L-1
) En effet pour une variation de R de
30 agrave 10 kapp eacutevolue de 27 10-4
min agrave 26 10-2
min soit un facteur 100 pour une concentration
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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en BM de 10 mg L-1
alors qursquoelle eacutevolue de 00125 agrave 005 soit un facteur 4 pour une
concentration en BM de 40 mg L-1
Drsquoapregraves ces reacutesultats on peut conclure drsquoune faccedilon geacuteneacuterale que la preacutesence drsquoune forte
concentration du catalyseur favorise la formation des radicaux OHbull principaux responsable de
la deacutegradation du BM Pourtant il a eacuteteacute montreacute dans plusieurs eacutetudes (Brillas et al 2004
Diagne 2006 Oturan et al 1999) que le Fe2+
ajouteacute agrave forte dose entraine une perte du
rendement du proceacutedeacute puisque le Fe2+
en plus de son rocircle de catalyseur peut jouer un rocircle de
destructeur crsquoest-agrave-dire qursquoil piegravege les OHbull produits
Lrsquoeacutelimination des polluants reacutefractaires est donc tributaire de la preacutesence des ions meacutetallique
sauf qursquoil neacutecessite un apport important en Fe2+
ce qui entraine un coucirct (Bouafia 2010)
Crsquoest pour cette raison que nous avons opteacute pour lrsquoutilisation de la lateacuterite en faisant une
attaque acide afin drsquoextraire le fer pour traiter le BM
II- UTILISATION DE LATERITE
Les eacutechantillons de la lateacuterite choisie se preacutesentent tous sous forme de poudres de couleur
ocre Lrsquoapplication drsquoun proceacutedeacute qui neacutecessite des quantiteacutes preacutecis de fer est un peu difficile
pour un pays dont le taux drsquoalphabeacutetisation est seulement de 218 et un seuil de pauvreteacute
(PIB par habitant est eacutegal agrave 1500 $) En effet lrsquoajout drsquoune forte concentration du catalyseur
dans la solution agrave traiter peut diminuer lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute Fenton Lrsquoanalyse DRX a
montreacute que la lateacuterite existante au Burkina-Faso est riche en fer En effet pour la reacutegion de
Dano le pourcentage en fer atteint 44 en masse alors que pour Koubri il est de 31
La premiegravere question auquel on srsquoeacutetait poseacute est si le fer eacutetait facilement ex tractable ou bien il
neacutecessite une mineacuteralisation preacutealable
1- Effet des lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
La figure ci-dessous montre lrsquoallure de lrsquoeffet de lit de lateacuterite de Dano drsquoune part et celui de
Koubri drsquoautre avec ajustement de pH dans une solution du BM de concentration 40 mg L-1
en maintenant ma concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
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Figure 20 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
Nous observons que la solution du BM en contact avec le lit de Dano se deacutegrade plus vite que
celle en contact avec le lit de lateacuterite de Koubri Cela est ducirc au fait que la lateacuterite de Dano
libegravere plus facilement sa phase ferrique par rapport agrave celle de Koubri
2- Effet de lrsquoacide sur la lateacuterite (Dano et Koubri)
Dans ce cadre nous avons compareacute lrsquoeffet drsquoun lit de lateacuterite (ajustement du pH) et une lateacuterite
attaqueacutee avec du H2SO4 sur une solution du BM agrave 40 mg L-1
La concentration en H2O2 eacutetant
maintenue agrave 6 mg L-1
(figure 24)
Figure 21 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri
La figure 24 montre que la quantiteacute de colorant deacutegradeacutee deacutecroit plus rapidement dans le cas
de lrsquoattaque acide Ce comportement est ducirc qursquoelle libegravere plus de Fe2+
en solution Le Fe2+
en
contact avec le H2O2 forme les radicaux hydroxyles (OHbull) pour le traitement des polluants
organiques par le proceacutedeacute Fenton
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
[BM] mg
L-1
Dano Koubri
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Rendement
()
4394 9991 364 9685
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Le taux drsquoabattement du BM par lrsquoattaque acide sur la lateacuterite de Dano est de 9991 apregraves
un temps de manipulation de 5 heures alors que celui du lit de lateacuterite (ajustement du pH) est
de 4394 pour le mecircme intervalle de temps
Cette diffeacuterence de rendement entre les lits de deux lateacuterites (Dano 4394 et Koubri
364) est due que la lateacuterite de Dano libegravere plus facilement sa phase ferrique que celle de
Koubri Etant donneacute que les phases ferriques sont les mecircmes pour les deux lateacuterites on
pourrait conclure que la diffeacuterence provient aussi du fait que la lateacuterite de Dano est beaucoup
plus riche en fer Ce qui facilite son extraction et que pour Koubri la phase Anastase en TiO2
pourrait gecircner son extraction
3- Effet de trois types drsquoacides sur la deacutegradation du BM (lateacuterite de Dano et
Koubri)
Nous avons compareacute lrsquoefficaciteacute de 3 acides (sulfurique laquoH2SO4raquo chlorhydrique laquoHCl raquo et
nitrique laquoHNO3raquo) pour lrsquoextraction du fer des lateacuterites La concentration de la solution du
BM utiliseacutee est de 40 mg L-1
la concentration en H2O2 est toujours maintenue agrave 6 mg L-1
Figure 22 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri
La figure 25 montre que la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est la plus efficace pour la
deacutecoloration de la solution En effet Pour la lateacuterite de Dano le td est de 40 mn pour le H2SO4
et drsquoune heure (1h) et 1h30 pour le HNO3 et le HCl respectivement Pour celle de Koubri le
td de la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est drsquoune heure (1h) tandis que pour des deux autres
acides HCl et HNO3 les td sont respectivement de deux (2h) et quatre heure (4h)
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri
[BM] mg L-1
Dano Koubri
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Rendement () 9991 9890 9797 9685 9593 9223
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On peut deacuteduire que lrsquoefficaciteacute de lrsquoattaque acide par le H2SO4 utiliseacute pour extraire le fer de
la lateacuterite est due au caractegravere diacide (H2SO4)
4- Etude cineacutetique de deacutecoloration par lrsquoattaque acide (Dano et Koubri)
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig26)
Figure 23 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer extrait de la lateacuterite
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction des attaques acides (Dano et Koubri)
Attaque acide Dano Koubri
kapp
OR
DR
E 1 par
rapport
agrave B
M
HCl 00127 00094
HNO3 00131 00096
H2SO4 00142 00194
Nous remarquons que lrsquoutilisation de la lateacuterite de Dano ne change pas lrsquoordre apparent de la
vitesse de deacutegradation qui reste eacutegale 1 La valeur de kapp varie de 127 10-2
min-1
pour HCl et
142 10-2
min pour H2SO4 ce qui confirme bien le reacutesultat obtenu pour la figure 19
Pour la lateacuterite de Koubri la valeur de kapp varie de 910-3
min-1
pour HCl et 194 10-2
min-1
pour H2SO4
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5- Etude comparative entre le traitement du BM en utilisant le rapport R et le fer
de la lateacuterite (Dano et Koubri)
Sur la figure 27 nous avons superposeacute les reacutesultats obtenus pour la deacutegradation drsquoune solution
de 40 mg L-1
du BM en preacutesence de 6 mg L-1
de H2O2 avec lrsquoajout de Fer extrait de la lateacuterite
de Dano et Koubri drsquoune part et le fer industriel drsquoautre part
Figure 24 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel
Il est montreacute que le taux de deacutegradation obtenu est perceptiblement le mecircme seule reste un
handicap le temps de traitement 20 min pour le fer industriel 40 min pour le fer extrait de la
lateacuterite de Dano et 1h pour celui de Koubri
Le traitement par la lateacuterite de Dano est efficace et preacutesente donc un avantage certains
puisqursquoil permet de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du BM par rapport agrave celui par la lateacuterite de
Koubri qui deacutegrade seulement que 9796
Beaucoup drsquoeacutetudes ont eacuteteacute faites sur lrsquoeacutelimination du bleu de meacutethylegravene En utilisant le
charbon actif commercial CECA40 de granulomeacutetrie infeacuterieure agrave 125 μm Houas et al (1999)
ont eacutelimineacute 93 du BM dans lrsquoeau pour un temps de contact de 5heures Kumar and
Tamilarasan (2013) ont utiliseacute 01g de charbon actif agrave base des graines drsquoacacia pour eacuteliminer
9312 de BM Bennani et al (2010) ont eacutetudieacute lrsquoadsorption BM sur lrsquoargile brute et
purifieacutee Ils ont montreacute que le processus drsquoadsorption est tregraves rapide et que 95 de la quantiteacute
adsorbeacutee est atteinte pendant les dix premiegraveres minutes Talidi (2006) a utiliseacute la pyrophyllite
(argile) il a montreacute que lrsquoadsorption du BM est de lrsquoordre de 7845 6658 et 5471
respectivement pour les concentrations initiales de 75 225 et 374ppm Sassi and Bennour
(2011) ont utiliseacute le traitement biologique par Biosorption du BM par Pseudomonas
Aeruginosa isoleacute agrave partir drsquoune boue de laiterie a montreacute un taux drsquoeacutelimination du BM variant
de 45 agrave 55 aux valeurs de pH = 7 et 8
Nous pouvons dire que le traitement par la lateacuterite a permis de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du
BM par rapport aux eacutetudes faites en utilisant drsquoautres mateacuteriaux et que la lateacuterite recouvre
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 100 200 300
[BM
] mg
Lˉˡ
temps de traitement (mn)
Attaque acide
(Dano)
Attaque acide
(Koubri)
Fer industriel
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33 du continent mondial ce qui pourrait rendre son utilisation moins chegravere par rapport aux
autres traitements (Fer industriel Charbon actifhellip) puis qursquoon nrsquoa pas fait une eacutetude
eacuteconomique pour voir son cout
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CONCLUSION
Ce travail qui a porteacute sur la deacutegradation du colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute
Fenton en comparant les performances obtenues entre lrsquoutilisation du fer industriel (Fenton
classique) et le fer extrait de la lateacuterite ont montreacute que
Pour lrsquoutilisation du fer industriel la deacutegradation du BM est obtenue agrave une valeur de 3 pour
une variation du rapport des concentrations R de 15 agrave 5 et que lrsquoutilisation du peroxyde (H2O2)
seul ne peut pas deacutegrader le BM car son pouvoir oxydant nrsquoest pas assez suffisant pour
pouvoir deacutegrader le colorant Lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute est donc intimement lieacutee agrave lrsquoexistence de
deux reacuteactifs En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
le temps de deacutecoloration
(td) passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 et pour celle de 40 mg L-1
il
passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R Le traitement du BM par proceacutedeacute
fenton est donc tributaire de lrsquoutilisation de Fe2+
Afin de minimiser le coucirct du traitement et surtout voir lrsquoefficaciteacute du traitement en utilisant la
lateacuterite nous avons essayeacute de remplacer le fer industriel par le fer extrait de la lateacuterite
provenant de deux reacutegions du Burkina-Faso Dano et Koubri
Les reacutesultats obtenus par lrsquoutilisation du fer de la lateacuterite sont inteacuteressants pour des eacutetudes sur
drsquoautres colorants En effet le lit de lateacuterite avec ajustement du pH a permis une deacutegradation du
colorant de 44 pour un temps de traitement de 5h tandis que le traitement par lrsquoattaque acide
lui a deacutegradeacute le BM de pregraves que 100 En effet les taux drsquoabattements pour lrsquoattaque acide de
la lateacuterite de Dano et de Koubri sont respectivement de 99 au bout de 40 min et de 97 pour
une manipulation drsquoenviron 1 h
Cette eacutetude sur la deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en utilisation le fer de la lateacuterite
nous a permis de montrer qursquoil est possible de simplifier de point de vue utilisation et coucirct le
proceacutedeacute Fenton pour les colorants syntheacutetiques drsquoeffluents industriel
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PERSPECTIVES
En perspectives il serait inteacuteressant
De faire une eacutetude approfondi pour voir le cout du traitement du proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite
Essayer de traiter drsquoautres familles de colorants en utilisant la lateacuterite attaqueacutee par
lrsquoacide pour voir lrsquoefficaciteacute du systegraveme
Appliquer le traitement sur des effluents textiles reacuteels
Imaginer un systegraveme de traitement agrave grand eacutechelle
Essayer le traitement sur drsquoautres polluants reacutecalcitrant PCB pheacutenol pesticides
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REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE
Adnosinda M Martins M Nelson LJD Queiroz M (2003) Comparative studies of
fungal degradation of single or mixed bioaccessible reactive azo dyes Chemosphere
Vol 52 Page 973
Anselme C Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New-York Mc Graw
Hill Mallevialle Page 1087
Bach A Zach-Maor A Semiat R (2010) Characterization of iron oxide nanocatalyst in
mineralization processes Elsevier pp 6 Page 6
Barbeni M Minero C Pelizzetti E (1987) Chemical degradation of chlorophenols with
Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 16 Page 2237
Barclay S Buckley C (2000) Waste minimization guide for the textile industry University
of Durban South Africa Water Research Commission 1 Page 8
Barka N (2008) Lrsquoeacutelimination des colorants de synthegravese par adsorption sur un phosphate
naturel et par degradation photo catalytique sur TiO2 supporte (Thegravese doctorat Ndeg65)
Universiteacute Ibn Zohr UFR Physico-chimie des Mateacuteriaux agrave Caractegraveres Appliqueacutes Page
149
Benitez FJ Acero JL Real FJ (2001) The role of hydroxyl radical for the decomposition
of p-hydroxyl phenylacateic acid in aqueous solution Wat Res Vol 35 5 Page1343
Bennani Karim A Mounir B Hachkar M Bakasse M Yaacoubi A (2010) Elimination
du colorant basique ldquoBleu de meacutethylegravenerdquo en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi Erudit
_Journal of Water Science Vol 23 ndeg4 Page 388
Bouafia S (2010) Deacutegradation des colorants textiles par procegravedes drsquooxydation avanceacutee baseacutee
sur la reacuteaction de Fenton (Thegravese doctorat) Paris-Est et Saad Dahlab Paris Page160
Brillas E Boye B Sires I Garrido J Rodriguez R Arias C Cabot P-L (2004)
Electrochemical destruction of chlorophenoxy herbicides by anodic oxidation and
electro-fenton using a boron-bored diamond Electrochim Acta Vol49 Page 4496
Calobro V Pantano G Kang R Molinari R Drioli E (1990) Experimentation study on
integrated membrane processes in treatment of solution simulating textile effluents
Energy and analysis Vol 78 ndeg 2 Page 277
Cao J Wei L Huang Q Han S (1999) Reducing degradation of azo bye zero-valent iron
in aqueous solution Chemosphere Vol38 Page 571
De Heredia JB Torregrosa J Dominguez JR Peres JA (2001) Kinetic model for
phenolic compound oxidation by Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 45 Page90
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 41 -
Derradji C (2012) Traitement des eaux industrielles degradation des colorants azoiumlques par
un procegravede inteacutegreacute couplant un procegravede drsquooxydation avanceacutee et un traitement biologique
(Thegravese doctorat) Universiteacute Ferhat Abbas Page187
Diagne M (2006) Etude de degradation par oxydation avanceacutee eacutelectrochimique et
photochimique de pesticides organophosphoreacutes application a la degradation du
parathion meacutethyle et de lrsquoacephate en milieu aqueux (Thegravese doctorat) Universiteacute de
Marne-La valleacutee Page200
Ghosh D Bhattacharyya KG (2002) Adsorption of methylene blue on kaolinite Appl clay
Sci Vol20 Page 300
Goel RK Flora JRV Ferry J (2003) Mechanisms for naphthalene removal during
electrolytic aeration Wat Res V 37 Page 901
Gurses A Dogar Ccedil Yalcin M Accedilikyildiz M Bayrak R Karaca S (2006) The
adsorption kinetics of the cationic dye methylene blue onto clay J Hazard MatB Vol
131 Page 228
Haber F Weiss J (1934) The catalytic decomposition of hydrogen peroxide by iron salts
Pro Roy Soc A Vol147 Page 351
Hamada K Nishizawa M Yoshida D Mitsuishi M (1998) Degradation of an azo dye by
sodium hypochlorite in aqueous surfactant solution Dyes and pigments Vol 36 Page
322
Hayet B (2011) Elimination du 4-chlorophenols par POA (Thegravese doctorat) University Abou
Barh Belkaid Alger Page 164
Hsing HJ Chiang PC Chang EE Chen MY (2007) The decolorization and
mineralization of acid orange 6 azo in aqueous solution by advanced oxidation
processes A comparative study J Hazard Matter Page 16
Jaussaud P (1993) Histoire des colorants naturels Page 3
Kumar M Tamilarasan R (2013) Modeling studies for the removal of methylene blue from
aqueous solution using acacia fumosa seed shell activated carbon Elsevier Page 1116
Kuo CY Lo SL (1999) Oxidation of aqueous chlorobiphenols with photo-Fenton process
Chemosphere Vol 38page2051
Kuo W (1992) Decolorizing dye wastewater with Fentonrsquos reagent Vol 26 Ndeg 7 Page 886
Li ZM Shea PJ Comfort SD (1997) Fenton oxidation of 2 4 6-trinitrotoluene in
contaminated soil slurries Envir Eng Sci Vol 14 Page 56
Lopez C Valade AG Combourieu B Mielgo I Bouchon B Lema JM (2004)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 42 -
Mechanism of enzymatic degradation of the azo dye orange ii determined by exist 1h
nuclear magnetic resonance and electrospray ionization-ion trap mass spectrometry
Biochem Vol 335 Page 149
Mansour HB Boughzala O Dridi D Barillier D Chekir-Ghedira L Mosrati R (2010)
Les colorants textiles sources de Contamination de lrsquoeau Criblage de la toxiciteacute et des
meacutethodes de traitement Erudit Vol 24 ndeg 3 Page 238
Marciel R Santrsquoanna JGL Dezotti M (2004) Phenol removal from high salinity effluents
using Fentonrsquos reagent and photo-fenton reactions Chemosphere Vol57 Page 719
Martinez-Huitle CA Ferro S (2006) Electrochemical oxidation of organic polluants for the
wastewater treatment direct and indirect processes Chem Soc Rev Vol 35 Page
1340
Meink F Stoof H Kohrschuter H (1997) Les eaux reacutesiduaires individuelles Masson 2egraveme
eacutedition
Nadjette (2009) Deacutegradation photo catalytique de polluants organiques (Meacutethyle orange
pentachlorophenol et acide benzoiumlque) en preacutesence du dioxyde de titane nanocristallin
eacutelaboreacute par la meacutethode sol-gel (Thegravese doctorat) Badji Mokhtar-Annaba University
Page101
Naima S (2008) Traitement des effluents des huileries drsquoolive par oxydation au H2O2 (Thegravese
doctorat) Universiteacute MrsquoHamed Bougara-Boumerdes Laboratoire de Recherche
Technologie Alimentaire (LRTA) Page 154
Neyens E Baeyens J Weemaes M De Heyder B (2003) Pilot-scale peroxidation (H2O2)
of sewage sludge J Hazard MatB Page 106
Oturan M Aaron J Oturan N Pinson J (1999) Degradation of chlorophenoxyacid
herbicide in aqueous media using a nevol electrochemical method Pestic Sci Vol55
Page 562
Ounissa K (1996) Biodeacutegradabiliteacute adsorption et eacutechange ionique de quelques colorants
cationiques preacutesents dans les effluents liquides de la teinturerie de lrsquouniteacute Couvertex
drsquoAinDjasser (Thegravese doctorat) University Mentouri Constantine Page 103
Pagga U Brown D (1986) The degradation of dyestuffs part II Behaviour of dyestuffs in
aerobic biodegradation tests Chemosphere 15 4 Page 491
Parsons S (2004) Advanced oxidation processes for water and wastewater treatment Iwa
Alliance House Londres Page 356
Raghavacharya C (1997) Color removal from industrial effluents - A comparative review of
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 43 -
available technologies Chem Eng World Vol 32 Page 54
Redha MD (2011) Traitement de colorants azoiumlque et anthroquinoniques par procegravedes
drsquooxydation avanceacutees (POA) (Thegravese doctorat) Universiteacute de Sciences et Tchnologies de
Lille 1 Universiteacute Abdelhamid IBN Badis de Mostaganem Page 202
Spadaro JT Isabelle L Renganathan V (1994) Hydroxyl radical mediated degradation of
azo dyes Evidence for benzene generation Envir Sci Techn Vol 26 Page 1389
Suty H De Traversay C Coste M (2003) Application of advanced oxidation processes
Present and future Page 8
Tang W Huang CP (1996) 2 4-dichlorophenol oxidation kinetics by Fentonrsquos reagent
Environ Scie Techn Vol17 Page 1378
Tang WZ Tassos S (1997) Oxidation kinetics and mechanisms of trihalomethanes by
Fentonrsquos reagent Wat Res Vol 31 Ndeg 5 Page 1125
Taylor J Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New - York Mc Graw-
Hill Vol 9 Page 9
Tsai W Hsu H Su TY Lin KY Minglin C Dai T (2007) The adsorption of cationic
dye from aqueous solution onto acid-activated andesite J Hazard Matter Vol147
Page 1062
Van der Bruggen B Lejon l Vandecasteele C (2003) Reuse treatment and discharge of the
concentration of pressure-driven membrane processes Environ Scie Techn Vol 37 ndeg
37 Page 3738
Vendevivere PC Bianchi R Verstraete W Y (1998) Treatment and creuse from the textile
wet-processing industry Review of emerging technologies J Chem Techn Biotechn
Vol72 Page 302
Watts RJ Jones AP Chen P-H Kenny A (1997) Mineral-catalyzed Fenton-like
oxidation of sorbed chlorobenzenes Water Environment Research 69 Page 275
Wu CH Chang CL (2006) Decolorization of reactive red 2 by advanced processes
comparative studies of homogeneous and heterogeneous systems J Hazard Matter
Page 272
Yameogo DDS (2013) Deacutegradation de lrsquoamarante par procegravede photo-Fenton homogegravene et
heacuteteacuterogegravene avec charbon actif(CA) (Rapport de stage) Page 30 2IE
Yoshida M Lee BD Hosomi M (2000) Decomposition of aqueous tetrachloroethylene by
Fenton oxidation treatment Water Sci Technol Vol 42 Page 208
Zaviska F Drogui P Mercier G Blais J-F (2009) Proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee dans le
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 44 -
traitement des eaux et des effluents industriels Application agrave la deacutegradation des
polluants reacutefractaires Erudit Vol 22 ndeg 4 Page 564
Zawlotzki Guivarch E (2004) Traitement des polluants organiques en milieux aqueux par
procegravede eacutelectrochimique drsquooxydation avanceacutee ldquoElectro-Fentonrdquo Application a la
mineacuteralisation des colorants syntheacutetiques (Thegravese doctorat) Universiteacute de Marne-La
valleacutee Page 205
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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λ Longueur drsquoonde (nm)
α Ordre partiel
τ Rendement ou taux de deacutegradation ()
td Temps de deacutecoloration (min)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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INTRODUCTION GENERALE
Quel que soit le deacuteveloppement de la socieacuteteacute lrsquoeau reste un facteur primordial dans toutes les
couches socio-eacuteconomiques Malheureusement lrsquoeau douce disponible pour les humains et
aussi pour le reste de lrsquoeacutecosystegraveme repreacutesente moins de 1 du volume total drsquoeau sur terre et
la qualiteacute de la partie disponible et potentiellement utilisable par lrsquohomme nrsquoest que de 01
et nrsquoa cesseacute de se deacutegrader et parfois dlsquoune maniegravere irreacuteversible Selon lrsquoONG Water Aiumld 34
millions de personnes au Burkina-Faso nrsquoont pas accegraves agrave lrsquoeau potable
Lrsquoindustrie du textile est lrsquoune des industries la plus consommatrice drsquoeau (par exemple pour
teindre quelques 30 milliards de kilo de tissusan il faut consommer 4 milliards de tonnes
drsquoeauan) et geacutenegravere des rejets constitueacutes de moleacutecules organiques reacutecalcitrantes preacutesentant
geacuteneacuteralement des problegravemes de couleur de concentrations eacuteleveacutees de DBO de DCO de
matiegraveres en suspension ainsi que de toxiciteacute et de conductiviteacute eacuteleveacutees Selon la Banque
mondiale lrsquoindustrie textile est responsable de 17 agrave 20 de la pollution de leau dans le
monde En 2009 les colorants syntheacutetiques ont presque complegravetement supplanteacutes les
colorants naturels La production mondiale des colorants est estimeacutee agrave plus de 800000
tonnesan (Mansour et al 2010) Drsquoapregraves la Chambre de Commerce et drsquoIndustrie du Burkina
(CCI) la quantiteacute de colorants importeacutee au Burkina-Faso est de 79 tonnes en 2012
Ces colorants dans lrsquoensemble sont toxiques de par leur composition et leurs modes
drsquoutilisation Ils sont susceptibles drsquoinduire chez lrsquoHomme des dermatoses voire des cancers
de la peau tant pour les personnes travaillant agrave la teinture des fibres textiles que via la
transpiration pour les personnes portant les vecirctements De plus les effluents non traiteacutes de ces
colorants sont responsable apregraves rejets de la deacutegradation de lrsquoenvironnement (des eaux de
surface et souterraines des sols voire de la veacutegeacutetation) Pour remeacutedier agrave tous ces impacts
neacutegatifs un traitement par deacutecoloration de ces effluents srsquoimpose avant tout rejet dans
lrsquoenvironnement
La deacutecoloration des rejets de lrsquoindustrie textile est souvent difficile car les colorants
organiques ne sont pas deacutegradeacutes par voies conventionnels En effet ces produits sont stables
aux agents oxydants aux rayonnements et reacutesistent fortement agrave la digestion aeacuterobie Pour cela
plusieurs types de traitement ont eacuteteacute deacuteveloppeacutes et testeacutes notamment lrsquoosmose inverse la
preacutecipitationcoagulation des matiegraveres colorantes lrsquoadsorption sur charbon actif la filtration
membranaire (Barclay and Buckley2000) Cependant ces proceacutedeacutes classiques de traitement
ne reacutepondent pas agrave cette attente car ils sont pour la plupart non destructifs et tregraves couteux
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Pour reacutepondre agrave cette faille de nouveaux proceacutedeacutes ont eacuteteacute deacuteveloppeacutes dont les proceacutedeacutes
drsquooxydation avanceacute (POA) qui sont des proceacutedeacutes de traitement oxydatif subdiviseacutes en quatre
groupes(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon
puisse utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et son
potentiel normal drsquooxydoreacuteduction est de 28VENH (Parsons 2004)
Le proceacutedeacute fenton un des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee est une technologie eacuteprouveacutee et
efficace pour la destruction drsquoun grand nombre de polluant organique Cette technique
consiste agrave initier des reacuteactions de deacutecomposition du peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) par des
sels meacutetalliques en vue de geacuteneacuterer des espegraveces radicalaires (OHbull HO2
bull etc) tregraves reacuteactives
Son inconveacutenient majeur est qursquoil neacutecessite une grande quantiteacute de produits chimiques en
phase homogegravene tels que le fer (Fe2+
) qui geacutenegravere un cout suppleacutementaire et conduit agrave la
geacuteneacuteration de grandes quantiteacutes de boues ou agrave la formation de deacuteriveacutes pour le traitement
Lrsquoobjectif de cet meacutemoire est drsquoeacutetudier la deacutegradation du bleu de meacutethylegravene modegravele de
colorant syntheacutetique textile par le proceacutedeacute fenton en remplaccedilant le fer industriel (Fe3+
Fe2+
)
par le fer extrait de la lateacuterite locale en vue de reacuteduire le cout des traitements des effluents
textiles Si cette expeacuterience au laboratoire donne des reacutesultats satisfaisants elle pourrait ecirctre
extrapoleacutee agrave grande eacutechelle et ecirctre une des solutions pour le traitement de rejets textiles par
des mateacuteriaux locaux en Afrique puisque la lateacuterite recouvre environ 33 de continent
africain et est tregraves abondante au Burkina-Faso
Apregraves une introduction geacuteneacuterale ce meacutemoire sera structureacute en trois (03) chapitres
Le premier chapitre sera consacreacute agrave une eacutetude bibliographique sur les colorants les
meacutethodes de traitements des effluents textiles et la lateacuterite
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Le second chapitre abordera la partie mateacuterielles et meacutethodes Nous deacutecrirons les
protocoles expeacuterimentaux le mateacuteriel et les reacuteactifs employeacutes ainsi que les meacutethodes
expeacuterimentales utiliseacutees
Le troisiegraveme chapitre est consacreacute aux reacutesultats obtenus accompagneacutes drsquoune
discussion afin de comparer nos reacutesultats aux autres eacutetudes faites sur la deacutegradation du
bleu de meacutethylegravene (BM) par drsquoautres mateacuteriaux
Une conclusion geacuteneacuterale ainsi que quelques perspectives seront preacutesenteacutees en fin du
document
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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CHAPITRE I REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
I- LES COLORANTS (Caracteacuteristiques classification et toxiciteacute)
1- Historique des colorants
Depuis le deacutebut de lrsquohumaniteacute les colorants appliqueacutes dans pratiquement toutes les activiteacutes
humaines (peinture teinture du papier de la peau et des vecirctements) eacutetaient drsquoorigines naturelles
et veacutegeacutetales Ces colorants sont tous des composeacutes aromatiques qui proviennent essentiellement
des plantes tel que lrsquoalizarine et lrsquoindigo Lrsquoindustrie des colorants syntheacutetiques est neacutee en 1856
quand le chimiste anglais W H Perkin dans une tentative de synthegravese de la quinine artificielle
pour soigner la malaria a obtenu la premiegravere matiegravere colorante syntheacutetique qursquoil appela
mauve (aniline colorant basique) Apregraves la deacutecouverte de la mauve de nouveaux colorants
ont commenceacute agrave paraitre sur le marcheacute (Jaussaud 1993)
Au deacutebut du 20egraveme
siegravecle les colorants syntheacutetiques ont presque complegravetement supplanteacutes les
colorants naturels Selon Mansour et al (2010) la production mondiale des colorants est
estimeacutee agrave plus de 800000 tonnesan
2- Deacutefinition des colorants
Un colorant est une substance coloreacutee qui interagit avec le milieu dans lequel elle est introduite
et le colore en srsquoy dissolvant etou dispersant lui confeacuterant la proprieacuteteacute de teindre Cette
proprieacuteteacute reacutesulte drsquoune affiniteacute particuliegravere entre le colorant et la fibre Selon le type
drsquoapplication et drsquoutilisation les colorants syntheacutetiques doivent reacutepondre agrave un certain nombre
de critegraveres afin de prolonger la dureacutee de vie des produits coloreacutes sur lesquels ils sont appliqueacutes
Ces critegraveres sont la reacutesistance agrave lrsquoabrasion la stabiliteacute photolytique des couleurs la reacutesistance
agrave lrsquooxydation chimique (notamment les deacutetergents) et aux attaques microbiennes(Pagga and
Brown 1986) et (Zawlotzki Guivarch 2004)
3- Classification des colorants syntheacutetiques
Les matiegraveres colorantes se caracteacuterisent par leur capaciteacute agrave absorber les rayonnements lumineux
dans le spectre visible (de 380 agrave 750 nm) La transformation de la lumiegravere blanche en lumiegravere
coloreacutee par reacuteflexion sur un corps ou par transmission ou diffusion reacutesulte de labsorption
seacutelective deacutenergie par certains groupes datomes appeleacutes chromophores la moleacutecule colorante
eacutetant le chromogegravene Dautres groupes datomes du chromogegravene peuvent intensifier ou changer
la couleur due au chromophore ce sont les groupes auxochromes (Barka 2008)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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4- Les colorants aziniques (thiazines)
Les colorants thiazines sont analogues aux colorants oxazines sauf que lrsquoatome de soufre
remplace lrsquoatome drsquooxygegravene dans lrsquoanneau heacuteteacuterocyclique Ces colorants ont un noyau
phenazonium comme chromophore avec des groupes amineacutes en para par rapport au soufre
comme auxochrome Ils ont un intervalle de couleur du vert au bleu et ils sont stables agrave la
lumiegravere Ils sont utiliseacutes dans le domaine du textile meacutedecine pharmacie et biologie
Seulement cinq colorants thiazines sont connus et toujours fabriqueacutes azure A azure B azure C
thionine et bleu de meacutethylegravene
Le colorant thiazine le plus important est le bleu de meacutethylegravene deacutecouvert par Caro en 1876
Colorants doxazines Colorants thiazines
Oxazines
Thiazine
5- Toxiciteacute des colorants
La prise de conscience quant agrave la dangerositeacute de certains colorants a commenceacute vers 1890 ougrave
lrsquoon surveillait essentiellement les teneurs en cuivre en arsenic et en plomb dans les colorants
syntheacutetiques ou mineacuteraux Cependant bien que des toxicologues aient auparavant mis en
eacutevidence chez les animaux le risque de cancer lieacute agrave lrsquoingestion de certains colorants azoiumlques
rouges ce nrsquoest qursquoapregraves la deuxiegraveme (2egraveme
) guerre mondiale que des seacuterieux tests biologiques
ont abouti agrave la remise en cause de la plupart des colorants utiliseacutes Une reacuteglementation plus
exigeante a eacuteteacute instaureacutee en 1960 concernant le test de toxicologique des colorants mis sur le
marcheacute Pour le cas du Burkina-Faso il yrsquoa un deacutecret ndeg2001-185 (article 12) portant
interdiction de rejet dans lrsquoenvironnement de certaines substances canceacuterigegravenes dans
lrsquoenvironnement
6- Proprieacuteteacutes physico-chimiques du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene colorant azinique (thiazine) de la famille basique ou cationique aussi
appeleacute chlorure de bis-(dimethylamino)- 37 phenazathionium est soluble dans lrsquoeau (50 g L-1
) et
moins soluble dans lrsquoalcool (10 g L-1
) Sa formule chimique est C16H18ClN3S une masse molaire
de 319852 g mol-1
se preacutesente sous forme drsquoune poudre cristalline drsquoun bleu fonceacute est un deacuteriveacute
azoteacute (Fig1)
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Figure 1 Bleu de meacutethylegravene et sa structure chimique
Il est couramment utiliseacute comme modegravele de contaminant organique en raison de sa structure
moleacuteculaire stable Dans la reacuteaction de reacuteduction le BM se transforme en leuco meacutethylegravene
incolore due agrave la perte du doublet libre de lrsquoazote et introduction drsquoun atome drsquohydrogegravene
Le BM sous sa forme incolore est
(Eq 1)
bleu de meacutethylegravene chlorure de meacutethylthioninium
S
N
N NCl-
hydroxyde de meacutethylthioninium
S
N
N N HO
Figure 2 Forme incolore du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene est le colorant le plus couramment utiliseacute dans la teinture du coton du bois
et de la soie Il peut provoquer des brucirclures oculaires responsables de blessures permanentes aux
yeux de lrsquohomme et des animaux Son inhalation peut donner lieu agrave des difficulteacutes respiratoires
entrainer des cas drsquoaneacutemie apregraves une absorption prolongeacutee et son ingestion par la bouche produit
une sensation de brucirclure provoque des nauseacutees des vomissements transpiration et sueurs
froides abondantes (Ghosh and Bhattacharyya 2002) Il est aussi est toxique pour les algues et
les petits crustaceacutes agrave partir des concentrations de 01 mg L-1
et 2 mg L-1
respectivement (Ounissa
1996 Meink et al 1997)
Le traitement des rejets industriels contenant ce type de colorant srsquoavegravere drsquoun grand inteacuterecirct
II- TRAITEMENT DES REJETS TEXTILES
1- Geacuteneacuteraliteacutes sur les meacutethodes de traitements
Le traitement des rejets textiles compte tenu de leur heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute de composition conduira
toujours agrave la conception drsquoune chaine de traitement assurant lrsquoeacutelimination des diffeacuterents
polluants par des eacutetapes successives La premiegravere eacutetape consiste agrave eacuteliminer la pollution par
lrsquointermeacutediaire de preacutetraitement (deacutegrillage dessablage deacuteshuilage etc) etou de traitement
physique ou physico-chimique assurant une seacuteparation solide-liquide Drsquoapregraves Barclay and
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Buckley (2000) les techniques de deacutepollution intervenant le plus courant en deuxiegraveme eacutetape
dans les industries se divisent en trois cateacutegories
1- Biologique
Traitement aeacuterobie
Traitement anaeacuterobie
2- Physique
Meacutethode de preacutecipitation (coagulation floculation seacutedimentation)
Adsorption (sur charbon actif)
Osmose inverse filtration sur membrane
3- Chimique
Oxydation (oxygegravene ozone oxydants tels que le H2O2 NaOCl)
Reacuteduction (Na2S2O2)
Meacutethode de complexomeacutetrique
Reacutesine eacutechangeuse drsquoions
A- Meacutethodes biologiques
Lrsquoavanceacutee technologique a permis la conception des systegravemes de traitement biologique
perfectionneacutes en se basant sur lrsquoautoeacutepuration naturelle des eaux Ces proceacutedeacutes biologiques se
font selon deux modes traitements en aeacuterobie (en preacutesence de lrsquooxygegravene) et traitement en
anaeacuterobie (les microorganismes deacutegradent la matiegravere organique en absence de lrsquooxygegravene)
Les proceacutedeacutes drsquoeacutepuration par voie biologique sont baseacutes sur la transformation microbienne des
colorants La plupart des colorants azoiumlques sont tregraves stables et non biodeacutegradables Beaucoup
drsquoeacutetudes ont deacutemontreacute la biodeacutegradation partielle ou complegravete de certains colorants par voie
biologiques (Adnosinda et al 2003) et (Lopez et al 2004) Mecircme si ces techniques sont
adapteacutees agrave un nombre de polluants organiques elles ne sont pas toujours applicables sur les
effluents textiles industriels en raison de fortes concentrations de polluants de leur toxiciteacute qui
entrainent la destruction des microorganismes ou des boues biologiques agrave traiter
B- Meacutethodes physiques
Lorsque les eaux useacutees ne se precirctent pas agrave une deacutepollution par voie biologique (effluent peu ou
pas biodeacutegradable tempeacuterature trop faible valeurs extrecircmes de pH preacutesence de toxiques)
des proceacutedeacutes physico-chimiques classiques permettent de compenser soit en se substituant
totalement agrave lrsquoeacutepuration par voie biologique soit en traitement compleacutementaire On peut citer
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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par exemple la coagulation-floculation suivie drsquoune deacutecantation (clarification) lrsquoadsorption sur
charbon actif lrsquoeacutechange drsquoions ou la filtration membranaire
B1- Coagulation-floculation
Sous le terme de coagulationndashfloculation on entend tous les processus physico-chimiques par
lesquels des particules colloiumldales ou des solides en fine suspension sont transformeacutes par des
floculants chimiques en espegraveces plus visibles et seacuteparables (les flocs) Les flocs formeacutes sont
ensuite seacutepareacutes par deacutecantation et filtration puis eacutevacueacutes Les coagulants inorganiques tels que
lrsquoalun (Al2(SO4)314H2O) donnent les reacutesultats plus que satisfaisants pour la deacutecoloration des
effluents textiles contenant des colorants disperseacutes de cuve et soufreacutes mais sont totalement
inefficaces pour les colorants azoiumlques acides et basiques (Barclay and Buckley 2000) et
(Vendevivere et al 1998) Par ailleurs la coagulationndashfloculation ne peut ecirctre utiliseacutee pour les
colorants fortement solubles dans lrsquoeau comme le cas du BM
Le principal deacutesavantage de cette technique est qursquoelle geacutenegravere une importante quantiteacute de boue
entrainant des investissements suppleacutementaires
B2- Filtration membranaire
Dans ce proceacutedeacute les polluants sont retenus par une membrane semi permeacuteable dont le diamegravetre
des pores est infeacuterieur agrave celui des moleacutecules agrave eacuteliminer Cette technique est largement utiliseacutee
dans le domaine de lrsquoeau potable et le dessalement La filtration sur membrane sous lrsquoeffet
drsquoune pression hydraulique se deacutecline en microfiltration lrsquoultrafiltration la nano filtration et
lrsquoosmose inverse Parmi les quatre types de proceacutedeacutes la nano filtration et lrsquoosmose inverse sont
les plus adapteacutes agrave la reacuteduction partielle de la couleur et des petites moleacutecules organiques
(Taylor and Jacobs 1996) (Calobro et al 1990) En effet la nano filtration srsquoapplique surtout
au traitement des bains de teinture de colorants reacuteactifs en agissant comme un filtre moleacuteculaire
tandis que la microfiltration retient les mateacuteriaux colloiumldaux tels que les colorants disperseacutes ou
de cuve gracircce agrave une laquomembrane eacutecranraquo (Van der Bruggen et al 2003) Lrsquoultrafiltration ne
srsquoapplique qursquoagrave la reacuteduction de DCO et des solides en suspension (Anselme and Jacobs 1996)
et nrsquoest reacuteellement efficace qursquoen combinaison avec la coagulationfloculation
B3- Adsorption sur charbon actif et autres mateacuteriaux
Le polluant est transfeacutereacute de la phase liquide vers la phase solide lors de lrsquoadsorption Le
charbon actif eacutetant consideacutereacute comme lrsquoadsorbant le plus efficace pour la reacuteduction de la
couleur est limiteacute pour lrsquoeacutelimination de certains colorants Seuls les cationiques colorant agrave
mordant disperseacutes ou dits de cuve sont eacutelimineacutes par cette technique (Raghavacharya 1997)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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C- Meacutethodes chimique
Les techniques drsquooxydation chimiques sont geacuteneacuteralement appliqueacutees quand les proceacutedeacutes
biologiques sont inefficaces Elles peuvent ecirctre ainsi utiliseacutees pour les proceacutedeacutes biologiques en
eacutetapes de preacutetraitement afin de diminuer la charge polluante Lrsquooxydation chimique est
eacutegalement appliqueacutee pour le traitement des organiques dangereux preacutesents en faibles
concentrations et des effluents chargeacutes de constituants reacutesistants aux meacutethodes de
biodeacutegradation Le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) le Cl2 et O3 sont les reacuteactifs les plus souvent
utiliseacutes pour ce type de traitement Le H2O2 est un oxydant moyennement fort et son application
pour le traitement des polluants organiques et inorganiques est bien eacutetablie (Neyens et al
2003) Mais lrsquooxydation par H2O2 nrsquoest pas suffisamment efficace pour de fortes concentrations
en colorant Hamada et al (1998) ont proposeacute de traiter les colorants azoiumlques par hypochlorure
de sodium Cependant si la moleacutecule initiale est deacutetruite les halogegravenes sont susceptibles de
former des trihalomeacutethanes comme sous-produits de deacutegradation lesquels sont canceacuterigegravenes
pour lrsquoHomme
Drsquoougrave la neacutecessiteacute drsquoutiliser des produits drsquooxydation encore plus performant comme les
proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutes (POA)
2- Procegravedes classiques de traitement des effluents textiles Proceacutedeacutes drsquoOxydation
Avanceacutee (POA)
Lrsquoindustrialisation intensive qui a vu le jour au cours du dernier siegravecle a causeacute lrsquoapparition dans
lrsquoenvironnement de polluants eacutemergents reacutefractaires qui sont reconnus canceacuterigegravenes et
mutagegravenes Dans lrsquooptique de limiter la pollution de lrsquoenvironnement des strateacutegies de
traitement efficaces et eacutecologiques ont eacuteteacute deacuteveloppeacutees Parmi ces strateacutegies se trouve
lrsquoapplication des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee (POA) Figure 3
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Il srsquoagit de proceacutedeacutes de traitement oxydatif qui peuvent ecirctre subdiviseacutes en quatre groupes
(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse
utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et reacutepondent aux
critegraveres suivant (Suty et al 2003)
Ne pas induire de pollution secondaire
Non toxique
Non corrosif pour les eacutequipements
Etre le plus rentable possible
Etre relativement le plus simple agrave manipuler
Les OHbull sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse utiliser dans le domaine des
eaux et des effluents industriels avec une vitesse drsquooxydation (109
fois plus eacuteleveacutee) agrave celle de
lrsquoozone et son potentiel drsquooxydation est de 28 VENH (Parsons 2004) Tableau 1
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique
Oxydant Pouvoir oxydant Edeg (VENH)
OHbull 280
Oo 242
O3 207
H2O2 (milieu acide) 178
Cl2 136
O2 123
Plusieurs secteurs ont utiliseacutes ces proceacutedeacutes pour traiter leurs eaux par exemple Parsons (2004)
lrsquoa utiliseacute pour le traitement des eaux de surface et souterraines Martinez-Huitle and Ferro
(2006) lrsquoont utiliseacute pour le traitement des eaux industrielles Hayet (2011) lrsquoa testeacute dans
lrsquoeacutelimination du 4- chloropheacutenol Hsing et al (2007) et Wu and Chang (2006) ont lrsquoutiliseacute pour
deacutecolorer les eaux des industries textiles Bouafia (2010) a utiliseacute le proceacutedeacute drsquooxydation
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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avanceacutee baseacutee sur le reacuteactif de fenton pour deacutegrader les colorants textiles Derradji (2012) a
coupleacute le POA avec un traitement biologique pour le traitement des eaux useacutees industrielles
3- Reacuteactif de Fenton (H2O2Fe2+
)
Fenton avait deacutecrivit agrave la fin du XIX egraveme
siegravecle que le fer ferreux (Fe2+
) favorisait fortement
lrsquooxydation de lrsquoacide maleacuteique par le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) en milieu acide (Fenton
1894) Des travaux ulteacuterieurs ont montreacute que la combinaison de H2O2 et de Fe2+
nommeacute
laquo Reacuteactif de Fenton raquo eacutetant un oxydant efficace pour une grande varieacuteteacute de substrats
organiques notamment les pheacutenols les pesticides les aromatiques polycycliques et des
colorants en particulier les azoiumlques (Spadaro et al 1994 Benitez et al 2001 De Heredia et
al 2001) Quarante (40) ans plus tard Haber and Weiss (1934) identifiaient le radical
Hydroxyl comme eacutetant lrsquoespegravece oxydante de la reacuteaction preacutesenteacutee ci-dessous et communeacutement
appeleacutee reacuteaction de Fenton
(Eq2)
Le fer ferrique geacuteneacutereacute peut ensuite reacuteagir avec le peroxyde drsquohydrogegravene pour redonner le fer
ferreux
(Eq3)
La vitesse de deacutecomposition de H2O2 par le Fer II augmente lorsque le pH augmente (le 5) car
dans cette gamme de pH la forme preacutedominante Fe(OH) 2+
est beaucoup plus reacuteactive que lrsquoion
Fe2+
(Kuo 1992)
Lrsquoeacutetude de la deacutepollution des effluents textiles coloreacutes par le proceacutedeacute Fenton (systegraveme H2O2
Fe2+
) a eacuteteacute reacuteveacuteleacutee tregraves efficace et plusieurs eacutetudes ont montreacute que le taux de mineacuteralisation des
colorants syntheacutetiques augmente avec lrsquoaugmentation des doses des reacuteactifs et du temps de
reacuteaction Le rapport des reacuteactifs R =
et le rapport
joue aussi un rocircle important
dans la vitesse de deacutegradation de colorants de deacutepart et sur le taux de mineacuteralisation (Kuo
1992)
Le proceacutedeacute Fenton possegravede trois (03) caracteacuteristiques attractives pour le traitement des
composeacutes organiques (Redha 2011)
Les radicaux hydroxyles OHbull produits reacuteagissent tregraves rapidement (10
9 fois plus reacuteactif
que le O3)
Les reacuteactifs sont simples agrave manipuler et sans danger pour lrsquoenvironnement
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Les produits finaux de deacutegradation (H2O CO2 ions mineacuteraux et hydroxydes ferriques)
nrsquointroduisent pas une pollution suppleacutementaire
Le proceacutedeacute de Fenton est composeacute geacuteneacuteralement de quatre eacutetapes principales ajustement du
pH oxydation neutralisation et coagulationpreacutecipitation Pour lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute la
reacuteaction de fenton ne peut se produire qursquoagrave un pH voisin ou eacutegal agrave 3 ce qui reacutesulte un ajout des
solutions acides Au-delagrave des valeurs de pH comprises entre 3 et 4 le fer (Fe2+
ou Fe3+
) est
susceptible de preacutecipiter et former des hydroxydes de fer induisant ainsi une faible activiteacute
catalytique Le milieu doit ecirctre approvisionneacute drsquoune maniegravere continue Ce qui peut alourdir les
couts de traitement
Le proceacutedeacute Fenton est consideacutereacute aujourdrsquohui comme le proceacutedeacute dont sa mise en œuvre est facile
et plus utiliseacute dans le monde pour le traitement drsquoeffluents industriels textiles mais le proceacutedeacute
est limiteacute par le manque de geacuteneacuteration du catalyseur qui neacutecessite geacuteneacuteralement un apport
constat en reacuteactif et qui contraint de ce fait agrave lrsquoapprovisionner en continu le milieu en peroxyde
drsquohydrogegravene (H2O2) tregraves couteux
III- LA LATERITE
Le Burkina-Faso est un pays de lrsquoAfrique occidentale avec une superficie de 274 000 kmsup2 et le
recouvrement lateacuteritique est un caractegravere dominant des paysages peacuteneacuteplaines ou tabulaires qui
caracteacuterisent sa plus grande partie Les lateacuterites se preacutesentent sous forme de plateaux eacutetendus
buttes teacutemoins cuirasses indureacutes etc Lrsquoeacutepaisseur de ces lateacuterites varie selon la nature des
formations sur lesquelles elles se reposent
La lateacuterite (du latin later brique) est une roche rouge ou brun qui se forme par alteacuteration des
roches sous les climats tropicaux Elle est constitueacutee du fer (Limonite ferrihydrite geothite
heacutematite) drsquoaluminium (Gibbsite cliachite boehmite) de titane de manganegravese et de
silicium On la trouve surtout en domaine intertropical et recouvre 33 des continents
Pour lrsquoeacutetude de la deacutegradation du colorant BM nous avons utiliseacute deux types de lateacuterite
provenant lrsquoune de la reacutegion de Koubri dans le Centre et contenant 314 de fer et lrsquoautre dans
la reacutegion Sud-Ouest du Burkina-Faso contenant 447 pour le traitement (Figure 4) Ces
lateacuterites ont eacuteteacute caracteacuteriseacutees au Laboratoire CRISMAT (Centre National de Recherche et de
Technologie Mateacuteriaux ENSI Caen) en France
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE II MATERIELS ET METHODE
Lrsquoutilisation des substances organiques dans lrsquoindustrie sans traitement est la deacutegradation de la
qualiteacute des eaux qui se reacutepercute sur la santeacute de lrsquoecirctre humain Dans ce chapitre nous allons voir
les produits et mateacuteriels ainsi que la meacutethodologie expeacuterimentale utiliseacutes pour la deacutegradation du
colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute Fenton en phase homogegravene en utilisant le fer
industriel puis le fer extrait de la lateacuterite
Nous preacutesentons en premier lieu la technique du dosage du BM et les reacuteactifs utiliseacutes pour la
deacutegradation de notre colorant Nous eacutevoquons les techniques de caracteacuterisation de la lateacuterite par
diffraction des rayons X et analyse quantitative
I- PRODUITS ET MATERIELS
1 Les produits utiliseacutes (Fer industriel H2O2 BM acide lateacuterite)
Pour lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite nous avons utiliseacute
certains reacuteactifs qui sont illustreacutes dans le tableau 2
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes
Produits Fournisseur Qualiteacute
Bleu de meacutethylegravene Fluka 96
Peroxyde drsquohydrogegravene
(H2O2)
Preacutepareacute par
Laboratoires Gilbert (CA 655-
301-3)
9
Acide sulfurique (H2SO4) Sigma-Aldrich (CA 7664-93-9) 95-97
Sulfate ferreux (FeSO4
7H2O
Fluka Chemika (CA44990) 98
Hydroxyde de Sodium
NaOH
Sigma Aldrich 32
Eau ultra-pure ou Milli-Q Polisseur drsquoeau du LEDES 0055 microScm ou 183
MΏ
2- Mateacuteriels utiliseacutes
Les mateacuteriels utiliseacutes pour les suivis cineacutetiques de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite sont la spectrophotomeacutetrie DR 5000 la lateacuterite et les trois types drsquoacides
lrsquoacide sulfurique lrsquoacide chlorhydrique lrsquoacide nitrique pour lrsquoextraction du fer de la lateacuterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM
Les eacutechantillons de lateacuterites utiliseacutees lors de ce travail ont eacuteteacute caracteacuteriseacutes au Laboratoire
CRISMAT (Centre National de Recherche Technologique Mateacuteriaux ENSI Caen) en France Ils
proviennent de deux reacutegions du Burkina-Faso (Dano et Koubri) contiennent respectivement 44
7 et 314 de fer et ont eacuteteacute obtenus par les analyses en diffraction des rayons X (DRX) et en
microscopie eacutelectronique agrave balayage (MEB)
Le principe de lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS
Lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS est une analyse quantitative en des points ou zones speacutecifiques dun
eacutechantillon en utilisant la spectromeacutetrie agrave seacutelection deacutenergie (EDS)
Son principe est que par lintermeacutediaire dun canon agrave eacutelectrons un faisceau deacutelectrons est envoyeacute
sur leacutechantillon En contact avec la matiegravere ces eacutelectrons interagissent de diffeacuterentes faccedilons
Le MEB-EDS du laboratoire va permettre dexploiter trois informations distinctes dont deux qui
vont ecirctre traduites en images
-Une image en eacutelectrons secondaires (SE) qui naicirct dune interaction entre les eacutelectrons du
faisceau et les eacutelectrons des couches eacutelectroniques de latome et qui nous donnera une
information topographique de leacutechantillon
- Une image en eacutelectrons reacutetrodiffuseacutes (BSE) qui reacutesulte de linteraction entre les eacutelectrons du
faisceau le noyau et le nuage eacutelectronique de latome et qui permettra de creacuteer une image par
contraste chimique
- Une troisiegraveme information que lon obtient est une analyse eacuteleacutementaire le microscope
eacutelectronique agrave balayage eacutetant coupleacute agrave un deacutetecteur de rayons X agrave dispersion deacutenergie
Le principe de lrsquoanalyse par Diffraction Rayon X (DRX)
La diffraction des rayons X est une technique danalyse fondeacutee comme son nom lrsquoindique sur la
diffraction des rayons X sur la matiegravere La diffraction des rayons X est un pheacutenomegravene
dinterfeacuterence constructive qui se produit quand un faisceau de rayons X (onde
eacutelectromagneacutetique) peacutenegravetre dans un cristal (empilement peacuteriodique datomes) Il peut donc
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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apparaitre quand on place un monocristal un poly-cristal ou une poudre devant une source de
rayons X Lemplacement des faisceaux diffracteacutes nous informe sur la peacuteriodiciteacute du (des) cristal
tandis que lintensiteacute de ces faisceaux nous informe sur la nature et la position des atomes
contenus dans le cristal La position des intensiteacutes diffracteacutees nous renseignera sur la taille de la
maille tandis que lintensiteacute nous permettra de calculer la position des atomes dans la maille
ainsi que leur nature Les proprieacuteteacutes chimiques ou physiques dun mateacuteriau deacutependent de la
position et la nature des atomes du cristal
Les caracteacuteristiques du diffractomegravetre des eacutechantillons de la poudre de lateacuterite analyseacutee sur un
diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 eacutequipeacute drsquoun monochromateur avant et drsquoun deacutetecteur Lynx-
Eye sont rassembleacutees dans le tableau et figures ci-dessous
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Position initiale [deg2Th] 10 0050
Position finale [deg2Th] 99 9910
Taille [deg2Th] 00110
Temps drsquoeacutetape de balayage [s] 1170
Fente de divergence Fixed
Fente de divergence [mm] 2
Tempeacuterature de mesure [degC] 21
Mateacuteriel drsquoanode Cu
K Alpha 1 [Aring] 154060
Geacuteneacuterateur 40 mA 40 kV
Monochromateur de rayon incident Oui
Rotation Non
Ouverture de deacutetecteur [deg] 35
Deacutetecteur de discrimination LL [V] 017
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Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri
Les diffeacuterentes phases des eacutechantillons de lateacuterites par lrsquoanalyse en diffraction RX sont
reacutecapituleacutees sur ce tableau
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
Phase Koubri Dano
-massique -massique
Phase majoritaire Kaolinite 333 36
Quartz 326 161
Deuxiegraveme sous-ensemble de phase Goethite FeO(OH) 211 352
Heacutematite Fe2O3 73 63
Ferrite
(fer-alpha)
3 32
Phase anatase TiO2 27
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II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE
1- Preacuteparation de la solution du bleu de meacutethylegravene
La solution megravere du BM de concentration 1 g L-1
a eacuteteacute preacutepareacutee en mettant les cristaux dans un
litre drsquoeau distilleacutee Les solutions standard pour lrsquoeacutetablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage ont
eacuteteacute obtenues par des dilutions successives jusqursquoaux concentrations deacutesireacutees
Le suivi de lrsquoeacutevolution de la concentration du BM au cours du temps est fait par
spectrophotomeacutetrie UVVisible
2- Principe de la spectrophotomeacutetrie UVVisible
La spectrophotomeacutetrie est une technique analytique quantitative qui consiste agrave mesurer
lrsquoabsorbance ou la densiteacute optique drsquoune substance chimique donneacutee en solution La meacutethode
repose sur la loi de Beer-Lambert qui eacutenonce
Lorsqursquoune substance absorbe de la lumiegravere dans le domaine de lrsquoultra-violet et du
visible lrsquoeacutenergie absorbeacutee provoque des perturbations dans la structure eacutelectronique des
atomes ions ou moleacutecules Un ou plusieurs eacutelectrons utilisent cette eacutenergie pour sauter
drsquoun niveau de basse eacutenergie agrave un niveau de plus haute eacutenergie Ces transitions
eacutelectroniques se font dans le domaine de 350 agrave 800nm pour le visible et entre 200 agrave 350
nm pour lrsquoultra-violet
Un milieu homogegravene traverseacute par la lumiegravere absorbe une partie de celle-ci les
diffeacuterentes radiations constituant le faisceau incident sont diffeacuteremment absorbeacutees
suivant leur longueur drsquoonde et les radiations transmisses sont alors caracteacuteristiques du
milieu
Soit un rayon lumineux monochromatique de longueur drsquoonde λ traversant un milieu
homogegravene drsquoeacutepaisseur l Le taux de deacutecroissance de lrsquointensiteacute lumineuse en fonction de
lrsquoeacutepaisseur du milieu absorbant est donneacute par la loi de Lambert
A= log (
) (Eq4)
Avec
I0 intensiteacute initiale de la lumiegravere traverseacutee
I intensiteacute de la lumiegravere transmise
A absorbance
La spectrophotomeacutetrie UVVisible permet de suivre la deacutecoloration des solutions gracircce aux
absorbances qui eacutevoluent en fonction du temps de traitement Elle permet eacutegalement de suivre
lrsquoeacutevolution des ions gracircce agrave leurs diffeacuterents dosages
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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3- Caracteacuterisation par spectrophotomeacutetrie UVVisible des solutions du BM
a- Deacutetermination des longueurs drsquoondes drsquoabsorption maximale
Le spectre drsquoabsorbance du BM a eacuteteacute balayeacute entre 200 et 800 nm afin de suivre quantitativement
sa concentration Les pics de notre colorant sont obtenus agrave 661nm et 291nm (fig 8) Les
diffeacuterentes absorbances ont eacuteteacute deacutetermineacutees et une courbe deacutetalonnage a eacuteteacute traceacutee en utilisant
des solutions standard variant de 0 agrave 8 mg L-1
pour les deux longueurs drsquoondes
Figure 8 Spectre du Bleu de meacutethylegravene
b- Etablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage du BM
La concentration [Fx] des solutions eacutetalon varie de 1 agrave 8 mg L-1
Les volumes agrave preacutelever sont
calculeacutes en appliquant lrsquoeacutequation suivante
(Eq5)
Avec [Fx] - Concentration de lrsquoeacutetalon
Vx - Volume drsquoeacutetalon agrave preacuteparer
[M] - Concentration de la solution megravere
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene
Solution Zero 1 2 3 4 5
Concentration [mgL-1] 0 2 3 4 6 8
Volume neacutecessaire [mL] 0 02 03 04 06 08
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Pour tracer la courbe drsquoeacutetalonnage nous avons introduit les diffeacuterents volumes dans des fioles de
100 mL ensuite nous avons compleacuteteacute agrave lrsquoeau distilleacutee jusqursquoau trait de jauge On a mis la
spectrophotomeacutetrie en marche et proceacutedeacute agrave la lecture du blanc puis successivement des solutions
eacutetalons
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm)
Solution 0 1 2 3 4 5
Con (mg L-1
) 0 2 3 4 6 8
Absorbance (nm) pour λ = 661 0 085 13 18 23 3
Absorbance (nm) pour λ = 291 0 04 06 09 12 17
Figure 9 Courbe deacutetalonnage (λmax = 661 nm et λmax = 291 nm) variation de labsorbance en
fonction de la concentration du BM
4- Preacuteparation des solutions de fer
a- Solution de fer industriel
Le reacuteactif utiliseacute est le sulfate ferreux ou sulfate de fer (II) drsquoune poudre blanchacirctre agrave lrsquoeacutetat
anhydre dont la formule est FeSO4 7H2O Pour la preacuteparation du Fe2+
de concentration 3 g L-1
nous avons verseacute 3 g du sulfate ferreux anhydre dans une fiole de 1 L contenant 500 mL drsquoeau
milli-Q puis ajouter une (1) goutte drsquoacide sulfurique (H2SO4) concentreacute agrave 98 dans la fiole et
laisser agiter pendant 30 secondes Apregraves compleacuteter jusqursquoau trait de jauge et placer sous
agitation durant 1 h jusqursquoagrave lrsquoobtention drsquoune solution de couleur rouge brique
b- Solution de fer de la lateacuterite
Pour la deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite les solutions de la lateacuterite
ont eacuteteacute preacutepareacutees de la maniegravere suivante
Pour le lit de lateacuterite nous avons preacuteleveacute
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
Compleacuteter drsquoeau milli-Q (eau ultra pure) jusqursquoau trait de jauge
y = 03938x
Rsup2 = 09869
0
05
1
15
2
25
3
35
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
661nm
y = 02094x
Rsup2 = 09972
0
02
04
06
08
1
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
291 nm
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Ajuster par la suite le pH de la solution agrave 3 avec lrsquoacide sulfurique (concentreacute agrave
95-97)
Figure 8 Lit de lateacuterite
Pour la lateacuterite attaqueacute par de lrsquoacide concentreacute pour lrsquoextraction du Fer
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
30 m L drsquoacide (HClHNO3H2SO4)
Ajouter avec prudence 20 mL drsquoeau milli-Q pour avoir 50 mL de solution
Preacutelever le surnageant pour le traitement du bleu de meacutethylegravene
Figure 9 Attaque acide de la lateacuterite
5- Preacuteparation des meacutelanges colorant- reacuteactif de Fenton
Lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM srsquoest faite par trois diffeacuterentes eacutetapes
Une solution du BM est soumise agrave un traitement par proceacutedeacute Fenton en utilisant du H2O2
et le fer industriel (Fe2+
) ajustement du pH agrave 3 (Fig12)
Figure 10 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Pour la deacutegradation du BM en utilisant la lateacuterite deux eacutetapes ont eacuteteacute imageacutes lrsquoune par
un lit de lateacuterite et lrsquoautre par la lateacuterite attaqueacutee par trois types drsquoacides (Fig13)
Figure 11 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite
6- Etude cineacutetique de la deacutecoloration du BM
Nous avons deacutetermineacute la cineacutetique de deacutecoloration agrave partir des valeurs des absorbances trouveacutees
agrave 661nm La deacutetermination de la constante de vitesse kapp permet de donner un ordre de
grandeur de la vitesse Expeacuterimentalement on peut montrer que la vitesse de reacuteaction bilan du
BM srsquoeacutecrit de la maniegravere suivante
Bleu de meacutethylegravene + OHbull rarr sous-produit du bleu de meacutethylegravene (Eq6)
Pour la cineacutetique drsquoordre 1
V = -
= kapp (Eq7) reacuteaction de pseudo ordre un laquo1 raquo
Avec
V vitesse de deacutegradation catalytique (mg L-1
h-1
)
kapp constante apparente de deacutegradation (min ou h-1
)
[BM] concentration du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
t temps de reacuteaction (h)
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
Ln (
) = kapp t (Eq8)
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Figure 12 Reacuteaction de pseudo ordre 1
Pour la cineacutetique drsquoordre 2
V = -
= kapp (Eq9) reacuteaction de pseudo ordre un laquo2 raquo
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
int
= - int
(Eq10)
(Eq11)
Figure 13 Reacuteaction de pseudo ordre 2
Pour le calcul des rendements ou taux drsquoabattement (τ) agrave lrsquoissu des eacutetudes cineacutetiques de
deacutegradation du BM nous avons utiliseacute cette formule ci-dessous
τ =
(Eq12)
Rsup2 = 09863
-070
-060
-050
-040
-030
-020
-010
000
0 2 4 6 8
ln (C
Co)
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 1
Rsup2 = 09499
0
0005
001
0015
002
0025
003
0 2 4 6 8
1C
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 2
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS
I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL
Tous les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave tempeacuterature ambiante (25degC) Les concentrations du bleu de
meacutethylegravene choisies pour lrsquoexpeacuterience sont 10 et 40 mg L-1
1- Effet de pH du milieu
Etant donneacute que le proceacutedeacute Fenton est baseacute sur lrsquoeffet catalytique du Fer et plus preacuteciseacutement
du Fe2+
il nous est paru neacutecessaire de commencer lrsquoeacutetude par la deacutetermination du pH
optimale pour le proceacutedeacute Lrsquoajustement du pH du milieu srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoune solution
drsquoacide sulfurique Ce choix est justifieacute par lrsquoexistence deacutejagrave au sein de la solution des ions
2-
suite agrave lrsquoaddition du Fe2+
sous la forme de FeSO4 7H2O
Les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes avec une concentration en BM de 20 mg L-1
un rapport R = 15
correspondant agrave des concentrations de 6 et 040 mg L-1
en H2O2 et Fe2+
respectivement et
pour des valeurs de pH variant entre 3 et 5 Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacute sur figure 16
Figure 14 Effet du pH
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t = 20
min)
pH Rendement ()
3 96
35 5245
4 6156
5 5509
000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 5 10 15 20
[BM
] m
gL
ˉˡ
temps de deacutegradation (mn)
pH = 3
pH = 35
pH = 4
pH = 5
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Drsquoapregraves le tableau preacutecegravedent nous observons que le pH favorable pour la deacutegradation du BM
par le proceacutedeacute Fenton est pH = 3 avec un taux de deacutegradation de 96 au bout de 20 min
De nombreux travaux sur les proceacutedeacutes Fenton ont montreacute que le pH 3 semble ecirctre la meilleure
valeur pour une deacutegradation optimale des polluants organique ((Tang and Huang 1996 Kuo
and Lo 1999) Pour la suite du travail nous adopterons deacutesormais cette valeur de pH
2- Effet de la concentration en BM
Nous avons traiteacute agrave un pH = 3 et agrave 25degC deux solutions du BM de concentration diffeacuterentes
(10 mg L-1
et 40 mg L-1
) en fixant les concentrations de Fe2+
agrave 134 mg L-1
et celle du H2O2 agrave
6 mg L-1
(figure 17)
Figure 15Effet de la concentration du BM
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM
[BM] mg L-1
Rendement () Temps de
deacutecoloration (min)
10 9738 8
40 9565 14
Nous avons constateacute que la concentration du BM de concentration 10 mg L-1
srsquoest deacutegradeacutee
rapidement et complegravetement avec un temps de deacutecoloration (td) de 8 min tandis que celle de
40 mg L-1
est plus lente avec un td de 14 min Donc plus la solution est concentreacutee plus le
temps de deacutegradation est important
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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La cineacutetique de deacutecoloration du colorant BM de concentrations respectives de 10 et
40 mg L-1
obeacuteit agrave la loi cineacutetique de pseudo premier
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM
Solution kapp
BM = 10 mg L-1
028
BM = 40 mg L-1
010
La deacutetermination de la constante apparente de vitesse montre eacutegalement que cette derniegravere
varie en fonction de la concentration en BM En effet la valeur de kapp est deux fois plus
supeacuterieure pour une concentration en BM de 10 mg L-1
que pour celle de 40 mg L-1
3- Etude spectrophotomeacutetrique UVVisible du bleu de meacutethylegravene
Figure 16 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel
Une solution du bleu de meacutethylegravene de concentration 40 mg L-1
est soumise agrave un traitement par
proceacutedeacute Fenton en utilisant 6 mg L-1
de H2O2 et le fer industriel agrave une concentration de 134
mg L-1
Des preacutelegravevements ont eacuteteacute effectueacutes agrave des intervalles reacuteguliers de temps afin de suivre
lrsquoeacutevolution de la deacutegradation par Spectrophotomeacutetrie Lrsquoanalyse spectromeacutetrique des
eacutechantillons est effectueacutee par un balayage du spectre UV-Visible entre 200 et 800 nm (figure
18)
Nous remarquons que plus le temps de traitement est important plus le pic drsquoabsorbance dans
le visible agrave 661 diminue drsquointensiteacute pour srsquoannuler complegravetement agrave partir du 30 min Par
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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contre le pic dans le domaine UV agrave 291 il diminue certes drsquointensiteacute mais ne srsquoannule pas
mecircme apregraves 45 min de traitement
Ce reacutesultat nous permet de conclure que le proceacutedeacute Fenton permet une deacutegradation partielle
de la moleacutecule du BM au bout de notre temps de reacuteaction Drsquoapregraves Cao et al (1999) les pics
appartenant aux domaine drsquoUV entre 200 et 260 sont relatives au cycle benzegravene mono ou
poly substitueacute Ceci revient agrave dire que la deacutegradation du BM passe par deux eacutetapes
Deacutegradation du groupement fonctionnel de la moleacutecule du BM (λ = 661 nm) crsquoest agrave
dire que la rupture de lrsquoheacuteteacuterocycle central entraine la perte des conjugaisons des deux
lateacuteraux ce qui explique la deacutecoloration plus ou moins rapide de la solution
La deacutegradation des cycles benzegravene persistant en solution est beaucoup plus lente
puisque lrsquointensiteacute de ce pic (λ = 291 nm) diminue mais ne srsquoannule pas alors que la
solution est claire On peut dire eacutegalement que cette deacutegradation des cycles benzegravene
persistants est due au temps de reacuteaction trop court
4- Effet de la concentration du H2O2
a) En Absence de Fer
En utilisant deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
nous
avons varieacute les concentrations du H2O2 de 1 agrave 6 mg L-1
en absence du fer agrave un pH = 3 et agrave
tempeacuterature ambiante Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacutes sur la figure ci-dessous
Figure 19 Deacutegradation du BM par H2O2 seul
Quel que soit la concentration du BM 10 mg L-1
ou 40 mg L-1
lrsquoeffet du H2O2 sur la
deacutegradation du colorant est pratiquement nulle En effet apregraves un temps arbitraire de 20 min
de traitement on remarque un taux drsquoabattement de 17 pour la concentration en BM de 10
mg L-1
alors qursquoil est nul pour une concentration initiale de 40 mg L-1
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Il est donc clair que le pouvoir oxydant du H2O2 nrsquoest pas assez suffisant pour pouvoir
deacutegrader le BM En effet le H2O2 agrave un pouvoir oxydant de Edeg = 176 VENH par contre
celui drsquoOHbull est de 28 VENH
La mecircme conclusion a eacuteteacute observeacute par Naima (2008) sur lrsquoutilisation du H2O2 seul dans le
traitement des huiles drsquoolive (margines) Le reacutesultat a donneacute que le H2O2 seul pour des valeurs
de concentrations 3 et 20 g L-1
ne peut eacuteliminer totalement la margine de lrsquoeffluents drsquohuilerie
drsquoolive de concentration initiale de 1 g L-1
la moyenne de taux drsquoabattement obtenue ne
deacutepasse pas la valeur de 32 Yameogo (2013) a remarqueacute eacutegalement que lrsquoutilisation du
H2O2 seul nrsquoa eu aucune influence sur la deacutegradation de lrsquoamarante par proceacutedeacute photo-fenton
et heacuteteacuterogegravene avec charbon actif la concentration nrsquoa pas varieacute tout au long du traitement
b) En preacutesence du Fer
Lrsquoefficaciteacute du traitement est donc tributaire de lrsquoexistence de deux entiteacutes H2O2 et Fe2+
En
effet Bach et al (2010) ont utiliseacute le Fe2+
pour traiter lrsquoeau industrielle ils ont trouveacute que le
fer a permis de mineacuteraliser 95 drsquoeacutethylegravene-glycol et 85 de pheacutenol dans une eau industrielle
par proceacutedeacute Fenton Marciel et al (2004) ont remarqueacute que lrsquoapport de sulfate ferreux a
ameacutelioreacute la reacuteduction du COT de 45 agrave 55 lors drsquoune eacutetude drsquooxydation drsquoune solution
pheacutenolique par le proceacutedeacute photo-fenton
Pour la suite Nous avons maintenu la mecircme variation des concentrations en H2O2 (de 1 agrave 6
mg L-1
) mais en additionnant le fer industriel (sulfate ferreux) avec une concentration de 134
mg L-1
pour deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
agrave
tempeacuterature ambiante et agrave un pH eacutegale agrave 3 Ceci revient qursquoen solution le rapport R =
varie de 075 15 25 5 (Figure 20)
Figure 17 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
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Quel que soit la concentration initiale en BM ou en H2O2 lrsquoaddition du fer a entraineacute
lrsquoapparition de la deacutegradation graduelle de la coloration
Plus la concentration en H2O2 est importante plus la vitesse de deacutegradation augmente
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
[BM] mg L-1
10 40
Variation de H2O2 Rendement () Rendement ()
1 6730 5508
2 8522 7029
3 9769 9632
6 9954 9860
La figure 20 montre que taux de deacutecoloration en preacutesence du catalyseur devient plus
important avec lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 Il passe apregraves 60 min de
traitement de 6730 pour une concentration en H2O2 de 1 mg L-1
agrave 9954 pour celle de 6
mg L-1
Ceci est parfaitement preacutevisible puisque lrsquoexistence de lrsquoHydroxyde radicalaire principale
responsable de la deacutegradation est tributaire de la concentration initial en H2O2 (Eq2 sect 11)
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence de
la variation du H2O2
[BM] = 10 mg L-1
[BM] = 40 mg L-1
Ordre de la
reacuteaction k k
075 00036 00005 Ordre 2
15 00092 00007
25 0067 0065 Ordre 1
5 02879 0103
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Nous remarquons que lorsque la concentration en H2O2 augmente lrsquoordre partiel de la reacuteaction
change En effet pour des concentrations en H2O2 lt 3 mg L-1
la reacuteaction de deacutegradation est de
lrsquoordre 2 alors que pour des concentrations plus eacuteleveacutees elle est drsquoordre 1
Nadjette (2009) a montreacute que la deacutegradation du Meacutethyle Orange en preacutesence de dioxyde de
titane (TiO2) suit une cineacutetique drsquoordre 1 Redha (2011) a trouveacute eacutegalement lrsquoordre partiel de
la reacuteaction est eacutegal agrave 1 lors de son eacutetude sur le traitement du Rouge drsquoalizarine S et lrsquoOrange
G par proceacutedeacute drsquooxydation avanceacutee (POA)
Bennani et al (2010) ont eacutelimineacute le bleu de meacutethylegravene en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi
(Maroc) Les reacutesultats ont montreacute que le pseudo-second ordre peut deacutecrire le comportement
cineacutetique de lrsquoadsorption du bleu de meacutethylegravene sur lrsquoargile brute et celle purifieacutee Des reacutesultats
similaires ont eacuteteacute observeacutes Gurses et al (2006) et Tsai et al (2007)
Les valeurs de kapp obtenus pour une solution de concentration initiale en BM de 10 mg L-1
sont supeacuterieures agrave celles obtenues pour la solution de 40 mg L-1
et ce lagrave quel que soit lrsquoordre
de la reacuteaction ou la concentration en H2O2 en solution Ces valeurs augmentent avec
lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 et passe de 36 10-3
agrave 02879 et de 05 10-3
agrave 0103
pour une les solutions en BM de 10 et 40 mg L-1
respectivement
5- Effet de la concentration en fer
Pour la suite nous eacutetudierons lrsquoeffet de la concentration en Fer sur lrsquoefficaciteacute du traitement
du BM pour deux solutions de concentration 10 et 40 mg L-1
en BM Les essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes en maintenant constante la concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
et en faisant varieacute la
concentration en Fe2+
de 02 agrave 134 mg L-1
correspondant agrave une variation du rapport R =
de 5 agrave 30
Figure 18 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM
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En absence de fer aucune baisse dans la concentration en BM nrsquoest observeacutee Pourtant degraves
lrsquoajout drsquoune faible concentration (02 mg L-1
) entraine une diminution progressive de la
couleur au cours du temps Il est eacutegalement observeacute que quel que soit la concentration initiale
en BM le temps de deacutegradation (td) du colorant est inversement proportionnel agrave la
concentration en Fe2+
en solution En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
td
passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 alors que pour une concentration
de 40 mg L-1
il passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig22)
Figure 19 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer industriel
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction du rapport R
[BM] = 10 mg L
-1 [BM] = 40 mg L
-1
kapp kapp
OR
DR
E
1
par
rapport
agrave B
M 30 00027 00125
15 00061 00321
10 0026 00496
5 02879 0103
Nous remarquons que lrsquoeffet de lrsquoaugmentation de la concentration en Fe2+
en solution sur la
cineacutetique de deacutegradation du BM est beaucoup plus important pour des faibles concentrations
(10 mg L-1
) que pour les fortes concentrations (40 mg L-1
) En effet pour une variation de R de
30 agrave 10 kapp eacutevolue de 27 10-4
min agrave 26 10-2
min soit un facteur 100 pour une concentration
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en BM de 10 mg L-1
alors qursquoelle eacutevolue de 00125 agrave 005 soit un facteur 4 pour une
concentration en BM de 40 mg L-1
Drsquoapregraves ces reacutesultats on peut conclure drsquoune faccedilon geacuteneacuterale que la preacutesence drsquoune forte
concentration du catalyseur favorise la formation des radicaux OHbull principaux responsable de
la deacutegradation du BM Pourtant il a eacuteteacute montreacute dans plusieurs eacutetudes (Brillas et al 2004
Diagne 2006 Oturan et al 1999) que le Fe2+
ajouteacute agrave forte dose entraine une perte du
rendement du proceacutedeacute puisque le Fe2+
en plus de son rocircle de catalyseur peut jouer un rocircle de
destructeur crsquoest-agrave-dire qursquoil piegravege les OHbull produits
Lrsquoeacutelimination des polluants reacutefractaires est donc tributaire de la preacutesence des ions meacutetallique
sauf qursquoil neacutecessite un apport important en Fe2+
ce qui entraine un coucirct (Bouafia 2010)
Crsquoest pour cette raison que nous avons opteacute pour lrsquoutilisation de la lateacuterite en faisant une
attaque acide afin drsquoextraire le fer pour traiter le BM
II- UTILISATION DE LATERITE
Les eacutechantillons de la lateacuterite choisie se preacutesentent tous sous forme de poudres de couleur
ocre Lrsquoapplication drsquoun proceacutedeacute qui neacutecessite des quantiteacutes preacutecis de fer est un peu difficile
pour un pays dont le taux drsquoalphabeacutetisation est seulement de 218 et un seuil de pauvreteacute
(PIB par habitant est eacutegal agrave 1500 $) En effet lrsquoajout drsquoune forte concentration du catalyseur
dans la solution agrave traiter peut diminuer lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute Fenton Lrsquoanalyse DRX a
montreacute que la lateacuterite existante au Burkina-Faso est riche en fer En effet pour la reacutegion de
Dano le pourcentage en fer atteint 44 en masse alors que pour Koubri il est de 31
La premiegravere question auquel on srsquoeacutetait poseacute est si le fer eacutetait facilement ex tractable ou bien il
neacutecessite une mineacuteralisation preacutealable
1- Effet des lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
La figure ci-dessous montre lrsquoallure de lrsquoeffet de lit de lateacuterite de Dano drsquoune part et celui de
Koubri drsquoautre avec ajustement de pH dans une solution du BM de concentration 40 mg L-1
en maintenant ma concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 20 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
Nous observons que la solution du BM en contact avec le lit de Dano se deacutegrade plus vite que
celle en contact avec le lit de lateacuterite de Koubri Cela est ducirc au fait que la lateacuterite de Dano
libegravere plus facilement sa phase ferrique par rapport agrave celle de Koubri
2- Effet de lrsquoacide sur la lateacuterite (Dano et Koubri)
Dans ce cadre nous avons compareacute lrsquoeffet drsquoun lit de lateacuterite (ajustement du pH) et une lateacuterite
attaqueacutee avec du H2SO4 sur une solution du BM agrave 40 mg L-1
La concentration en H2O2 eacutetant
maintenue agrave 6 mg L-1
(figure 24)
Figure 21 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri
La figure 24 montre que la quantiteacute de colorant deacutegradeacutee deacutecroit plus rapidement dans le cas
de lrsquoattaque acide Ce comportement est ducirc qursquoelle libegravere plus de Fe2+
en solution Le Fe2+
en
contact avec le H2O2 forme les radicaux hydroxyles (OHbull) pour le traitement des polluants
organiques par le proceacutedeacute Fenton
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
[BM] mg
L-1
Dano Koubri
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Rendement
()
4394 9991 364 9685
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Le taux drsquoabattement du BM par lrsquoattaque acide sur la lateacuterite de Dano est de 9991 apregraves
un temps de manipulation de 5 heures alors que celui du lit de lateacuterite (ajustement du pH) est
de 4394 pour le mecircme intervalle de temps
Cette diffeacuterence de rendement entre les lits de deux lateacuterites (Dano 4394 et Koubri
364) est due que la lateacuterite de Dano libegravere plus facilement sa phase ferrique que celle de
Koubri Etant donneacute que les phases ferriques sont les mecircmes pour les deux lateacuterites on
pourrait conclure que la diffeacuterence provient aussi du fait que la lateacuterite de Dano est beaucoup
plus riche en fer Ce qui facilite son extraction et que pour Koubri la phase Anastase en TiO2
pourrait gecircner son extraction
3- Effet de trois types drsquoacides sur la deacutegradation du BM (lateacuterite de Dano et
Koubri)
Nous avons compareacute lrsquoefficaciteacute de 3 acides (sulfurique laquoH2SO4raquo chlorhydrique laquoHCl raquo et
nitrique laquoHNO3raquo) pour lrsquoextraction du fer des lateacuterites La concentration de la solution du
BM utiliseacutee est de 40 mg L-1
la concentration en H2O2 est toujours maintenue agrave 6 mg L-1
Figure 22 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri
La figure 25 montre que la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est la plus efficace pour la
deacutecoloration de la solution En effet Pour la lateacuterite de Dano le td est de 40 mn pour le H2SO4
et drsquoune heure (1h) et 1h30 pour le HNO3 et le HCl respectivement Pour celle de Koubri le
td de la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est drsquoune heure (1h) tandis que pour des deux autres
acides HCl et HNO3 les td sont respectivement de deux (2h) et quatre heure (4h)
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri
[BM] mg L-1
Dano Koubri
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Rendement () 9991 9890 9797 9685 9593 9223
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On peut deacuteduire que lrsquoefficaciteacute de lrsquoattaque acide par le H2SO4 utiliseacute pour extraire le fer de
la lateacuterite est due au caractegravere diacide (H2SO4)
4- Etude cineacutetique de deacutecoloration par lrsquoattaque acide (Dano et Koubri)
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig26)
Figure 23 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer extrait de la lateacuterite
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction des attaques acides (Dano et Koubri)
Attaque acide Dano Koubri
kapp
OR
DR
E 1 par
rapport
agrave B
M
HCl 00127 00094
HNO3 00131 00096
H2SO4 00142 00194
Nous remarquons que lrsquoutilisation de la lateacuterite de Dano ne change pas lrsquoordre apparent de la
vitesse de deacutegradation qui reste eacutegale 1 La valeur de kapp varie de 127 10-2
min-1
pour HCl et
142 10-2
min pour H2SO4 ce qui confirme bien le reacutesultat obtenu pour la figure 19
Pour la lateacuterite de Koubri la valeur de kapp varie de 910-3
min-1
pour HCl et 194 10-2
min-1
pour H2SO4
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5- Etude comparative entre le traitement du BM en utilisant le rapport R et le fer
de la lateacuterite (Dano et Koubri)
Sur la figure 27 nous avons superposeacute les reacutesultats obtenus pour la deacutegradation drsquoune solution
de 40 mg L-1
du BM en preacutesence de 6 mg L-1
de H2O2 avec lrsquoajout de Fer extrait de la lateacuterite
de Dano et Koubri drsquoune part et le fer industriel drsquoautre part
Figure 24 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel
Il est montreacute que le taux de deacutegradation obtenu est perceptiblement le mecircme seule reste un
handicap le temps de traitement 20 min pour le fer industriel 40 min pour le fer extrait de la
lateacuterite de Dano et 1h pour celui de Koubri
Le traitement par la lateacuterite de Dano est efficace et preacutesente donc un avantage certains
puisqursquoil permet de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du BM par rapport agrave celui par la lateacuterite de
Koubri qui deacutegrade seulement que 9796
Beaucoup drsquoeacutetudes ont eacuteteacute faites sur lrsquoeacutelimination du bleu de meacutethylegravene En utilisant le
charbon actif commercial CECA40 de granulomeacutetrie infeacuterieure agrave 125 μm Houas et al (1999)
ont eacutelimineacute 93 du BM dans lrsquoeau pour un temps de contact de 5heures Kumar and
Tamilarasan (2013) ont utiliseacute 01g de charbon actif agrave base des graines drsquoacacia pour eacuteliminer
9312 de BM Bennani et al (2010) ont eacutetudieacute lrsquoadsorption BM sur lrsquoargile brute et
purifieacutee Ils ont montreacute que le processus drsquoadsorption est tregraves rapide et que 95 de la quantiteacute
adsorbeacutee est atteinte pendant les dix premiegraveres minutes Talidi (2006) a utiliseacute la pyrophyllite
(argile) il a montreacute que lrsquoadsorption du BM est de lrsquoordre de 7845 6658 et 5471
respectivement pour les concentrations initiales de 75 225 et 374ppm Sassi and Bennour
(2011) ont utiliseacute le traitement biologique par Biosorption du BM par Pseudomonas
Aeruginosa isoleacute agrave partir drsquoune boue de laiterie a montreacute un taux drsquoeacutelimination du BM variant
de 45 agrave 55 aux valeurs de pH = 7 et 8
Nous pouvons dire que le traitement par la lateacuterite a permis de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du
BM par rapport aux eacutetudes faites en utilisant drsquoautres mateacuteriaux et que la lateacuterite recouvre
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 100 200 300
[BM
] mg
Lˉˡ
temps de traitement (mn)
Attaque acide
(Dano)
Attaque acide
(Koubri)
Fer industriel
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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33 du continent mondial ce qui pourrait rendre son utilisation moins chegravere par rapport aux
autres traitements (Fer industriel Charbon actifhellip) puis qursquoon nrsquoa pas fait une eacutetude
eacuteconomique pour voir son cout
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CONCLUSION
Ce travail qui a porteacute sur la deacutegradation du colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute
Fenton en comparant les performances obtenues entre lrsquoutilisation du fer industriel (Fenton
classique) et le fer extrait de la lateacuterite ont montreacute que
Pour lrsquoutilisation du fer industriel la deacutegradation du BM est obtenue agrave une valeur de 3 pour
une variation du rapport des concentrations R de 15 agrave 5 et que lrsquoutilisation du peroxyde (H2O2)
seul ne peut pas deacutegrader le BM car son pouvoir oxydant nrsquoest pas assez suffisant pour
pouvoir deacutegrader le colorant Lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute est donc intimement lieacutee agrave lrsquoexistence de
deux reacuteactifs En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
le temps de deacutecoloration
(td) passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 et pour celle de 40 mg L-1
il
passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R Le traitement du BM par proceacutedeacute
fenton est donc tributaire de lrsquoutilisation de Fe2+
Afin de minimiser le coucirct du traitement et surtout voir lrsquoefficaciteacute du traitement en utilisant la
lateacuterite nous avons essayeacute de remplacer le fer industriel par le fer extrait de la lateacuterite
provenant de deux reacutegions du Burkina-Faso Dano et Koubri
Les reacutesultats obtenus par lrsquoutilisation du fer de la lateacuterite sont inteacuteressants pour des eacutetudes sur
drsquoautres colorants En effet le lit de lateacuterite avec ajustement du pH a permis une deacutegradation du
colorant de 44 pour un temps de traitement de 5h tandis que le traitement par lrsquoattaque acide
lui a deacutegradeacute le BM de pregraves que 100 En effet les taux drsquoabattements pour lrsquoattaque acide de
la lateacuterite de Dano et de Koubri sont respectivement de 99 au bout de 40 min et de 97 pour
une manipulation drsquoenviron 1 h
Cette eacutetude sur la deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en utilisation le fer de la lateacuterite
nous a permis de montrer qursquoil est possible de simplifier de point de vue utilisation et coucirct le
proceacutedeacute Fenton pour les colorants syntheacutetiques drsquoeffluents industriel
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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PERSPECTIVES
En perspectives il serait inteacuteressant
De faire une eacutetude approfondi pour voir le cout du traitement du proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite
Essayer de traiter drsquoautres familles de colorants en utilisant la lateacuterite attaqueacutee par
lrsquoacide pour voir lrsquoefficaciteacute du systegraveme
Appliquer le traitement sur des effluents textiles reacuteels
Imaginer un systegraveme de traitement agrave grand eacutechelle
Essayer le traitement sur drsquoautres polluants reacutecalcitrant PCB pheacutenol pesticides
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE
Adnosinda M Martins M Nelson LJD Queiroz M (2003) Comparative studies of
fungal degradation of single or mixed bioaccessible reactive azo dyes Chemosphere
Vol 52 Page 973
Anselme C Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New-York Mc Graw
Hill Mallevialle Page 1087
Bach A Zach-Maor A Semiat R (2010) Characterization of iron oxide nanocatalyst in
mineralization processes Elsevier pp 6 Page 6
Barbeni M Minero C Pelizzetti E (1987) Chemical degradation of chlorophenols with
Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 16 Page 2237
Barclay S Buckley C (2000) Waste minimization guide for the textile industry University
of Durban South Africa Water Research Commission 1 Page 8
Barka N (2008) Lrsquoeacutelimination des colorants de synthegravese par adsorption sur un phosphate
naturel et par degradation photo catalytique sur TiO2 supporte (Thegravese doctorat Ndeg65)
Universiteacute Ibn Zohr UFR Physico-chimie des Mateacuteriaux agrave Caractegraveres Appliqueacutes Page
149
Benitez FJ Acero JL Real FJ (2001) The role of hydroxyl radical for the decomposition
of p-hydroxyl phenylacateic acid in aqueous solution Wat Res Vol 35 5 Page1343
Bennani Karim A Mounir B Hachkar M Bakasse M Yaacoubi A (2010) Elimination
du colorant basique ldquoBleu de meacutethylegravenerdquo en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi Erudit
_Journal of Water Science Vol 23 ndeg4 Page 388
Bouafia S (2010) Deacutegradation des colorants textiles par procegravedes drsquooxydation avanceacutee baseacutee
sur la reacuteaction de Fenton (Thegravese doctorat) Paris-Est et Saad Dahlab Paris Page160
Brillas E Boye B Sires I Garrido J Rodriguez R Arias C Cabot P-L (2004)
Electrochemical destruction of chlorophenoxy herbicides by anodic oxidation and
electro-fenton using a boron-bored diamond Electrochim Acta Vol49 Page 4496
Calobro V Pantano G Kang R Molinari R Drioli E (1990) Experimentation study on
integrated membrane processes in treatment of solution simulating textile effluents
Energy and analysis Vol 78 ndeg 2 Page 277
Cao J Wei L Huang Q Han S (1999) Reducing degradation of azo bye zero-valent iron
in aqueous solution Chemosphere Vol38 Page 571
De Heredia JB Torregrosa J Dominguez JR Peres JA (2001) Kinetic model for
phenolic compound oxidation by Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 45 Page90
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 41 -
Derradji C (2012) Traitement des eaux industrielles degradation des colorants azoiumlques par
un procegravede inteacutegreacute couplant un procegravede drsquooxydation avanceacutee et un traitement biologique
(Thegravese doctorat) Universiteacute Ferhat Abbas Page187
Diagne M (2006) Etude de degradation par oxydation avanceacutee eacutelectrochimique et
photochimique de pesticides organophosphoreacutes application a la degradation du
parathion meacutethyle et de lrsquoacephate en milieu aqueux (Thegravese doctorat) Universiteacute de
Marne-La valleacutee Page200
Ghosh D Bhattacharyya KG (2002) Adsorption of methylene blue on kaolinite Appl clay
Sci Vol20 Page 300
Goel RK Flora JRV Ferry J (2003) Mechanisms for naphthalene removal during
electrolytic aeration Wat Res V 37 Page 901
Gurses A Dogar Ccedil Yalcin M Accedilikyildiz M Bayrak R Karaca S (2006) The
adsorption kinetics of the cationic dye methylene blue onto clay J Hazard MatB Vol
131 Page 228
Haber F Weiss J (1934) The catalytic decomposition of hydrogen peroxide by iron salts
Pro Roy Soc A Vol147 Page 351
Hamada K Nishizawa M Yoshida D Mitsuishi M (1998) Degradation of an azo dye by
sodium hypochlorite in aqueous surfactant solution Dyes and pigments Vol 36 Page
322
Hayet B (2011) Elimination du 4-chlorophenols par POA (Thegravese doctorat) University Abou
Barh Belkaid Alger Page 164
Hsing HJ Chiang PC Chang EE Chen MY (2007) The decolorization and
mineralization of acid orange 6 azo in aqueous solution by advanced oxidation
processes A comparative study J Hazard Matter Page 16
Jaussaud P (1993) Histoire des colorants naturels Page 3
Kumar M Tamilarasan R (2013) Modeling studies for the removal of methylene blue from
aqueous solution using acacia fumosa seed shell activated carbon Elsevier Page 1116
Kuo CY Lo SL (1999) Oxidation of aqueous chlorobiphenols with photo-Fenton process
Chemosphere Vol 38page2051
Kuo W (1992) Decolorizing dye wastewater with Fentonrsquos reagent Vol 26 Ndeg 7 Page 886
Li ZM Shea PJ Comfort SD (1997) Fenton oxidation of 2 4 6-trinitrotoluene in
contaminated soil slurries Envir Eng Sci Vol 14 Page 56
Lopez C Valade AG Combourieu B Mielgo I Bouchon B Lema JM (2004)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 42 -
Mechanism of enzymatic degradation of the azo dye orange ii determined by exist 1h
nuclear magnetic resonance and electrospray ionization-ion trap mass spectrometry
Biochem Vol 335 Page 149
Mansour HB Boughzala O Dridi D Barillier D Chekir-Ghedira L Mosrati R (2010)
Les colorants textiles sources de Contamination de lrsquoeau Criblage de la toxiciteacute et des
meacutethodes de traitement Erudit Vol 24 ndeg 3 Page 238
Marciel R Santrsquoanna JGL Dezotti M (2004) Phenol removal from high salinity effluents
using Fentonrsquos reagent and photo-fenton reactions Chemosphere Vol57 Page 719
Martinez-Huitle CA Ferro S (2006) Electrochemical oxidation of organic polluants for the
wastewater treatment direct and indirect processes Chem Soc Rev Vol 35 Page
1340
Meink F Stoof H Kohrschuter H (1997) Les eaux reacutesiduaires individuelles Masson 2egraveme
eacutedition
Nadjette (2009) Deacutegradation photo catalytique de polluants organiques (Meacutethyle orange
pentachlorophenol et acide benzoiumlque) en preacutesence du dioxyde de titane nanocristallin
eacutelaboreacute par la meacutethode sol-gel (Thegravese doctorat) Badji Mokhtar-Annaba University
Page101
Naima S (2008) Traitement des effluents des huileries drsquoolive par oxydation au H2O2 (Thegravese
doctorat) Universiteacute MrsquoHamed Bougara-Boumerdes Laboratoire de Recherche
Technologie Alimentaire (LRTA) Page 154
Neyens E Baeyens J Weemaes M De Heyder B (2003) Pilot-scale peroxidation (H2O2)
of sewage sludge J Hazard MatB Page 106
Oturan M Aaron J Oturan N Pinson J (1999) Degradation of chlorophenoxyacid
herbicide in aqueous media using a nevol electrochemical method Pestic Sci Vol55
Page 562
Ounissa K (1996) Biodeacutegradabiliteacute adsorption et eacutechange ionique de quelques colorants
cationiques preacutesents dans les effluents liquides de la teinturerie de lrsquouniteacute Couvertex
drsquoAinDjasser (Thegravese doctorat) University Mentouri Constantine Page 103
Pagga U Brown D (1986) The degradation of dyestuffs part II Behaviour of dyestuffs in
aerobic biodegradation tests Chemosphere 15 4 Page 491
Parsons S (2004) Advanced oxidation processes for water and wastewater treatment Iwa
Alliance House Londres Page 356
Raghavacharya C (1997) Color removal from industrial effluents - A comparative review of
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 43 -
available technologies Chem Eng World Vol 32 Page 54
Redha MD (2011) Traitement de colorants azoiumlque et anthroquinoniques par procegravedes
drsquooxydation avanceacutees (POA) (Thegravese doctorat) Universiteacute de Sciences et Tchnologies de
Lille 1 Universiteacute Abdelhamid IBN Badis de Mostaganem Page 202
Spadaro JT Isabelle L Renganathan V (1994) Hydroxyl radical mediated degradation of
azo dyes Evidence for benzene generation Envir Sci Techn Vol 26 Page 1389
Suty H De Traversay C Coste M (2003) Application of advanced oxidation processes
Present and future Page 8
Tang W Huang CP (1996) 2 4-dichlorophenol oxidation kinetics by Fentonrsquos reagent
Environ Scie Techn Vol17 Page 1378
Tang WZ Tassos S (1997) Oxidation kinetics and mechanisms of trihalomethanes by
Fentonrsquos reagent Wat Res Vol 31 Ndeg 5 Page 1125
Taylor J Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New - York Mc Graw-
Hill Vol 9 Page 9
Tsai W Hsu H Su TY Lin KY Minglin C Dai T (2007) The adsorption of cationic
dye from aqueous solution onto acid-activated andesite J Hazard Matter Vol147
Page 1062
Van der Bruggen B Lejon l Vandecasteele C (2003) Reuse treatment and discharge of the
concentration of pressure-driven membrane processes Environ Scie Techn Vol 37 ndeg
37 Page 3738
Vendevivere PC Bianchi R Verstraete W Y (1998) Treatment and creuse from the textile
wet-processing industry Review of emerging technologies J Chem Techn Biotechn
Vol72 Page 302
Watts RJ Jones AP Chen P-H Kenny A (1997) Mineral-catalyzed Fenton-like
oxidation of sorbed chlorobenzenes Water Environment Research 69 Page 275
Wu CH Chang CL (2006) Decolorization of reactive red 2 by advanced processes
comparative studies of homogeneous and heterogeneous systems J Hazard Matter
Page 272
Yameogo DDS (2013) Deacutegradation de lrsquoamarante par procegravede photo-Fenton homogegravene et
heacuteteacuterogegravene avec charbon actif(CA) (Rapport de stage) Page 30 2IE
Yoshida M Lee BD Hosomi M (2000) Decomposition of aqueous tetrachloroethylene by
Fenton oxidation treatment Water Sci Technol Vol 42 Page 208
Zaviska F Drogui P Mercier G Blais J-F (2009) Proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee dans le
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 44 -
traitement des eaux et des effluents industriels Application agrave la deacutegradation des
polluants reacutefractaires Erudit Vol 22 ndeg 4 Page 564
Zawlotzki Guivarch E (2004) Traitement des polluants organiques en milieux aqueux par
procegravede eacutelectrochimique drsquooxydation avanceacutee ldquoElectro-Fentonrdquo Application a la
mineacuteralisation des colorants syntheacutetiques (Thegravese doctorat) Universiteacute de Marne-La
valleacutee Page 205
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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INTRODUCTION GENERALE
Quel que soit le deacuteveloppement de la socieacuteteacute lrsquoeau reste un facteur primordial dans toutes les
couches socio-eacuteconomiques Malheureusement lrsquoeau douce disponible pour les humains et
aussi pour le reste de lrsquoeacutecosystegraveme repreacutesente moins de 1 du volume total drsquoeau sur terre et
la qualiteacute de la partie disponible et potentiellement utilisable par lrsquohomme nrsquoest que de 01
et nrsquoa cesseacute de se deacutegrader et parfois dlsquoune maniegravere irreacuteversible Selon lrsquoONG Water Aiumld 34
millions de personnes au Burkina-Faso nrsquoont pas accegraves agrave lrsquoeau potable
Lrsquoindustrie du textile est lrsquoune des industries la plus consommatrice drsquoeau (par exemple pour
teindre quelques 30 milliards de kilo de tissusan il faut consommer 4 milliards de tonnes
drsquoeauan) et geacutenegravere des rejets constitueacutes de moleacutecules organiques reacutecalcitrantes preacutesentant
geacuteneacuteralement des problegravemes de couleur de concentrations eacuteleveacutees de DBO de DCO de
matiegraveres en suspension ainsi que de toxiciteacute et de conductiviteacute eacuteleveacutees Selon la Banque
mondiale lrsquoindustrie textile est responsable de 17 agrave 20 de la pollution de leau dans le
monde En 2009 les colorants syntheacutetiques ont presque complegravetement supplanteacutes les
colorants naturels La production mondiale des colorants est estimeacutee agrave plus de 800000
tonnesan (Mansour et al 2010) Drsquoapregraves la Chambre de Commerce et drsquoIndustrie du Burkina
(CCI) la quantiteacute de colorants importeacutee au Burkina-Faso est de 79 tonnes en 2012
Ces colorants dans lrsquoensemble sont toxiques de par leur composition et leurs modes
drsquoutilisation Ils sont susceptibles drsquoinduire chez lrsquoHomme des dermatoses voire des cancers
de la peau tant pour les personnes travaillant agrave la teinture des fibres textiles que via la
transpiration pour les personnes portant les vecirctements De plus les effluents non traiteacutes de ces
colorants sont responsable apregraves rejets de la deacutegradation de lrsquoenvironnement (des eaux de
surface et souterraines des sols voire de la veacutegeacutetation) Pour remeacutedier agrave tous ces impacts
neacutegatifs un traitement par deacutecoloration de ces effluents srsquoimpose avant tout rejet dans
lrsquoenvironnement
La deacutecoloration des rejets de lrsquoindustrie textile est souvent difficile car les colorants
organiques ne sont pas deacutegradeacutes par voies conventionnels En effet ces produits sont stables
aux agents oxydants aux rayonnements et reacutesistent fortement agrave la digestion aeacuterobie Pour cela
plusieurs types de traitement ont eacuteteacute deacuteveloppeacutes et testeacutes notamment lrsquoosmose inverse la
preacutecipitationcoagulation des matiegraveres colorantes lrsquoadsorption sur charbon actif la filtration
membranaire (Barclay and Buckley2000) Cependant ces proceacutedeacutes classiques de traitement
ne reacutepondent pas agrave cette attente car ils sont pour la plupart non destructifs et tregraves couteux
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Pour reacutepondre agrave cette faille de nouveaux proceacutedeacutes ont eacuteteacute deacuteveloppeacutes dont les proceacutedeacutes
drsquooxydation avanceacute (POA) qui sont des proceacutedeacutes de traitement oxydatif subdiviseacutes en quatre
groupes(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon
puisse utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et son
potentiel normal drsquooxydoreacuteduction est de 28VENH (Parsons 2004)
Le proceacutedeacute fenton un des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee est une technologie eacuteprouveacutee et
efficace pour la destruction drsquoun grand nombre de polluant organique Cette technique
consiste agrave initier des reacuteactions de deacutecomposition du peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) par des
sels meacutetalliques en vue de geacuteneacuterer des espegraveces radicalaires (OHbull HO2
bull etc) tregraves reacuteactives
Son inconveacutenient majeur est qursquoil neacutecessite une grande quantiteacute de produits chimiques en
phase homogegravene tels que le fer (Fe2+
) qui geacutenegravere un cout suppleacutementaire et conduit agrave la
geacuteneacuteration de grandes quantiteacutes de boues ou agrave la formation de deacuteriveacutes pour le traitement
Lrsquoobjectif de cet meacutemoire est drsquoeacutetudier la deacutegradation du bleu de meacutethylegravene modegravele de
colorant syntheacutetique textile par le proceacutedeacute fenton en remplaccedilant le fer industriel (Fe3+
Fe2+
)
par le fer extrait de la lateacuterite locale en vue de reacuteduire le cout des traitements des effluents
textiles Si cette expeacuterience au laboratoire donne des reacutesultats satisfaisants elle pourrait ecirctre
extrapoleacutee agrave grande eacutechelle et ecirctre une des solutions pour le traitement de rejets textiles par
des mateacuteriaux locaux en Afrique puisque la lateacuterite recouvre environ 33 de continent
africain et est tregraves abondante au Burkina-Faso
Apregraves une introduction geacuteneacuterale ce meacutemoire sera structureacute en trois (03) chapitres
Le premier chapitre sera consacreacute agrave une eacutetude bibliographique sur les colorants les
meacutethodes de traitements des effluents textiles et la lateacuterite
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Le second chapitre abordera la partie mateacuterielles et meacutethodes Nous deacutecrirons les
protocoles expeacuterimentaux le mateacuteriel et les reacuteactifs employeacutes ainsi que les meacutethodes
expeacuterimentales utiliseacutees
Le troisiegraveme chapitre est consacreacute aux reacutesultats obtenus accompagneacutes drsquoune
discussion afin de comparer nos reacutesultats aux autres eacutetudes faites sur la deacutegradation du
bleu de meacutethylegravene (BM) par drsquoautres mateacuteriaux
Une conclusion geacuteneacuterale ainsi que quelques perspectives seront preacutesenteacutees en fin du
document
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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CHAPITRE I REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
I- LES COLORANTS (Caracteacuteristiques classification et toxiciteacute)
1- Historique des colorants
Depuis le deacutebut de lrsquohumaniteacute les colorants appliqueacutes dans pratiquement toutes les activiteacutes
humaines (peinture teinture du papier de la peau et des vecirctements) eacutetaient drsquoorigines naturelles
et veacutegeacutetales Ces colorants sont tous des composeacutes aromatiques qui proviennent essentiellement
des plantes tel que lrsquoalizarine et lrsquoindigo Lrsquoindustrie des colorants syntheacutetiques est neacutee en 1856
quand le chimiste anglais W H Perkin dans une tentative de synthegravese de la quinine artificielle
pour soigner la malaria a obtenu la premiegravere matiegravere colorante syntheacutetique qursquoil appela
mauve (aniline colorant basique) Apregraves la deacutecouverte de la mauve de nouveaux colorants
ont commenceacute agrave paraitre sur le marcheacute (Jaussaud 1993)
Au deacutebut du 20egraveme
siegravecle les colorants syntheacutetiques ont presque complegravetement supplanteacutes les
colorants naturels Selon Mansour et al (2010) la production mondiale des colorants est
estimeacutee agrave plus de 800000 tonnesan
2- Deacutefinition des colorants
Un colorant est une substance coloreacutee qui interagit avec le milieu dans lequel elle est introduite
et le colore en srsquoy dissolvant etou dispersant lui confeacuterant la proprieacuteteacute de teindre Cette
proprieacuteteacute reacutesulte drsquoune affiniteacute particuliegravere entre le colorant et la fibre Selon le type
drsquoapplication et drsquoutilisation les colorants syntheacutetiques doivent reacutepondre agrave un certain nombre
de critegraveres afin de prolonger la dureacutee de vie des produits coloreacutes sur lesquels ils sont appliqueacutes
Ces critegraveres sont la reacutesistance agrave lrsquoabrasion la stabiliteacute photolytique des couleurs la reacutesistance
agrave lrsquooxydation chimique (notamment les deacutetergents) et aux attaques microbiennes(Pagga and
Brown 1986) et (Zawlotzki Guivarch 2004)
3- Classification des colorants syntheacutetiques
Les matiegraveres colorantes se caracteacuterisent par leur capaciteacute agrave absorber les rayonnements lumineux
dans le spectre visible (de 380 agrave 750 nm) La transformation de la lumiegravere blanche en lumiegravere
coloreacutee par reacuteflexion sur un corps ou par transmission ou diffusion reacutesulte de labsorption
seacutelective deacutenergie par certains groupes datomes appeleacutes chromophores la moleacutecule colorante
eacutetant le chromogegravene Dautres groupes datomes du chromogegravene peuvent intensifier ou changer
la couleur due au chromophore ce sont les groupes auxochromes (Barka 2008)
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4- Les colorants aziniques (thiazines)
Les colorants thiazines sont analogues aux colorants oxazines sauf que lrsquoatome de soufre
remplace lrsquoatome drsquooxygegravene dans lrsquoanneau heacuteteacuterocyclique Ces colorants ont un noyau
phenazonium comme chromophore avec des groupes amineacutes en para par rapport au soufre
comme auxochrome Ils ont un intervalle de couleur du vert au bleu et ils sont stables agrave la
lumiegravere Ils sont utiliseacutes dans le domaine du textile meacutedecine pharmacie et biologie
Seulement cinq colorants thiazines sont connus et toujours fabriqueacutes azure A azure B azure C
thionine et bleu de meacutethylegravene
Le colorant thiazine le plus important est le bleu de meacutethylegravene deacutecouvert par Caro en 1876
Colorants doxazines Colorants thiazines
Oxazines
Thiazine
5- Toxiciteacute des colorants
La prise de conscience quant agrave la dangerositeacute de certains colorants a commenceacute vers 1890 ougrave
lrsquoon surveillait essentiellement les teneurs en cuivre en arsenic et en plomb dans les colorants
syntheacutetiques ou mineacuteraux Cependant bien que des toxicologues aient auparavant mis en
eacutevidence chez les animaux le risque de cancer lieacute agrave lrsquoingestion de certains colorants azoiumlques
rouges ce nrsquoest qursquoapregraves la deuxiegraveme (2egraveme
) guerre mondiale que des seacuterieux tests biologiques
ont abouti agrave la remise en cause de la plupart des colorants utiliseacutes Une reacuteglementation plus
exigeante a eacuteteacute instaureacutee en 1960 concernant le test de toxicologique des colorants mis sur le
marcheacute Pour le cas du Burkina-Faso il yrsquoa un deacutecret ndeg2001-185 (article 12) portant
interdiction de rejet dans lrsquoenvironnement de certaines substances canceacuterigegravenes dans
lrsquoenvironnement
6- Proprieacuteteacutes physico-chimiques du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene colorant azinique (thiazine) de la famille basique ou cationique aussi
appeleacute chlorure de bis-(dimethylamino)- 37 phenazathionium est soluble dans lrsquoeau (50 g L-1
) et
moins soluble dans lrsquoalcool (10 g L-1
) Sa formule chimique est C16H18ClN3S une masse molaire
de 319852 g mol-1
se preacutesente sous forme drsquoune poudre cristalline drsquoun bleu fonceacute est un deacuteriveacute
azoteacute (Fig1)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 1 Bleu de meacutethylegravene et sa structure chimique
Il est couramment utiliseacute comme modegravele de contaminant organique en raison de sa structure
moleacuteculaire stable Dans la reacuteaction de reacuteduction le BM se transforme en leuco meacutethylegravene
incolore due agrave la perte du doublet libre de lrsquoazote et introduction drsquoun atome drsquohydrogegravene
Le BM sous sa forme incolore est
(Eq 1)
bleu de meacutethylegravene chlorure de meacutethylthioninium
S
N
N NCl-
hydroxyde de meacutethylthioninium
S
N
N N HO
Figure 2 Forme incolore du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene est le colorant le plus couramment utiliseacute dans la teinture du coton du bois
et de la soie Il peut provoquer des brucirclures oculaires responsables de blessures permanentes aux
yeux de lrsquohomme et des animaux Son inhalation peut donner lieu agrave des difficulteacutes respiratoires
entrainer des cas drsquoaneacutemie apregraves une absorption prolongeacutee et son ingestion par la bouche produit
une sensation de brucirclure provoque des nauseacutees des vomissements transpiration et sueurs
froides abondantes (Ghosh and Bhattacharyya 2002) Il est aussi est toxique pour les algues et
les petits crustaceacutes agrave partir des concentrations de 01 mg L-1
et 2 mg L-1
respectivement (Ounissa
1996 Meink et al 1997)
Le traitement des rejets industriels contenant ce type de colorant srsquoavegravere drsquoun grand inteacuterecirct
II- TRAITEMENT DES REJETS TEXTILES
1- Geacuteneacuteraliteacutes sur les meacutethodes de traitements
Le traitement des rejets textiles compte tenu de leur heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute de composition conduira
toujours agrave la conception drsquoune chaine de traitement assurant lrsquoeacutelimination des diffeacuterents
polluants par des eacutetapes successives La premiegravere eacutetape consiste agrave eacuteliminer la pollution par
lrsquointermeacutediaire de preacutetraitement (deacutegrillage dessablage deacuteshuilage etc) etou de traitement
physique ou physico-chimique assurant une seacuteparation solide-liquide Drsquoapregraves Barclay and
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Buckley (2000) les techniques de deacutepollution intervenant le plus courant en deuxiegraveme eacutetape
dans les industries se divisent en trois cateacutegories
1- Biologique
Traitement aeacuterobie
Traitement anaeacuterobie
2- Physique
Meacutethode de preacutecipitation (coagulation floculation seacutedimentation)
Adsorption (sur charbon actif)
Osmose inverse filtration sur membrane
3- Chimique
Oxydation (oxygegravene ozone oxydants tels que le H2O2 NaOCl)
Reacuteduction (Na2S2O2)
Meacutethode de complexomeacutetrique
Reacutesine eacutechangeuse drsquoions
A- Meacutethodes biologiques
Lrsquoavanceacutee technologique a permis la conception des systegravemes de traitement biologique
perfectionneacutes en se basant sur lrsquoautoeacutepuration naturelle des eaux Ces proceacutedeacutes biologiques se
font selon deux modes traitements en aeacuterobie (en preacutesence de lrsquooxygegravene) et traitement en
anaeacuterobie (les microorganismes deacutegradent la matiegravere organique en absence de lrsquooxygegravene)
Les proceacutedeacutes drsquoeacutepuration par voie biologique sont baseacutes sur la transformation microbienne des
colorants La plupart des colorants azoiumlques sont tregraves stables et non biodeacutegradables Beaucoup
drsquoeacutetudes ont deacutemontreacute la biodeacutegradation partielle ou complegravete de certains colorants par voie
biologiques (Adnosinda et al 2003) et (Lopez et al 2004) Mecircme si ces techniques sont
adapteacutees agrave un nombre de polluants organiques elles ne sont pas toujours applicables sur les
effluents textiles industriels en raison de fortes concentrations de polluants de leur toxiciteacute qui
entrainent la destruction des microorganismes ou des boues biologiques agrave traiter
B- Meacutethodes physiques
Lorsque les eaux useacutees ne se precirctent pas agrave une deacutepollution par voie biologique (effluent peu ou
pas biodeacutegradable tempeacuterature trop faible valeurs extrecircmes de pH preacutesence de toxiques)
des proceacutedeacutes physico-chimiques classiques permettent de compenser soit en se substituant
totalement agrave lrsquoeacutepuration par voie biologique soit en traitement compleacutementaire On peut citer
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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par exemple la coagulation-floculation suivie drsquoune deacutecantation (clarification) lrsquoadsorption sur
charbon actif lrsquoeacutechange drsquoions ou la filtration membranaire
B1- Coagulation-floculation
Sous le terme de coagulationndashfloculation on entend tous les processus physico-chimiques par
lesquels des particules colloiumldales ou des solides en fine suspension sont transformeacutes par des
floculants chimiques en espegraveces plus visibles et seacuteparables (les flocs) Les flocs formeacutes sont
ensuite seacutepareacutes par deacutecantation et filtration puis eacutevacueacutes Les coagulants inorganiques tels que
lrsquoalun (Al2(SO4)314H2O) donnent les reacutesultats plus que satisfaisants pour la deacutecoloration des
effluents textiles contenant des colorants disperseacutes de cuve et soufreacutes mais sont totalement
inefficaces pour les colorants azoiumlques acides et basiques (Barclay and Buckley 2000) et
(Vendevivere et al 1998) Par ailleurs la coagulationndashfloculation ne peut ecirctre utiliseacutee pour les
colorants fortement solubles dans lrsquoeau comme le cas du BM
Le principal deacutesavantage de cette technique est qursquoelle geacutenegravere une importante quantiteacute de boue
entrainant des investissements suppleacutementaires
B2- Filtration membranaire
Dans ce proceacutedeacute les polluants sont retenus par une membrane semi permeacuteable dont le diamegravetre
des pores est infeacuterieur agrave celui des moleacutecules agrave eacuteliminer Cette technique est largement utiliseacutee
dans le domaine de lrsquoeau potable et le dessalement La filtration sur membrane sous lrsquoeffet
drsquoune pression hydraulique se deacutecline en microfiltration lrsquoultrafiltration la nano filtration et
lrsquoosmose inverse Parmi les quatre types de proceacutedeacutes la nano filtration et lrsquoosmose inverse sont
les plus adapteacutes agrave la reacuteduction partielle de la couleur et des petites moleacutecules organiques
(Taylor and Jacobs 1996) (Calobro et al 1990) En effet la nano filtration srsquoapplique surtout
au traitement des bains de teinture de colorants reacuteactifs en agissant comme un filtre moleacuteculaire
tandis que la microfiltration retient les mateacuteriaux colloiumldaux tels que les colorants disperseacutes ou
de cuve gracircce agrave une laquomembrane eacutecranraquo (Van der Bruggen et al 2003) Lrsquoultrafiltration ne
srsquoapplique qursquoagrave la reacuteduction de DCO et des solides en suspension (Anselme and Jacobs 1996)
et nrsquoest reacuteellement efficace qursquoen combinaison avec la coagulationfloculation
B3- Adsorption sur charbon actif et autres mateacuteriaux
Le polluant est transfeacutereacute de la phase liquide vers la phase solide lors de lrsquoadsorption Le
charbon actif eacutetant consideacutereacute comme lrsquoadsorbant le plus efficace pour la reacuteduction de la
couleur est limiteacute pour lrsquoeacutelimination de certains colorants Seuls les cationiques colorant agrave
mordant disperseacutes ou dits de cuve sont eacutelimineacutes par cette technique (Raghavacharya 1997)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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C- Meacutethodes chimique
Les techniques drsquooxydation chimiques sont geacuteneacuteralement appliqueacutees quand les proceacutedeacutes
biologiques sont inefficaces Elles peuvent ecirctre ainsi utiliseacutees pour les proceacutedeacutes biologiques en
eacutetapes de preacutetraitement afin de diminuer la charge polluante Lrsquooxydation chimique est
eacutegalement appliqueacutee pour le traitement des organiques dangereux preacutesents en faibles
concentrations et des effluents chargeacutes de constituants reacutesistants aux meacutethodes de
biodeacutegradation Le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) le Cl2 et O3 sont les reacuteactifs les plus souvent
utiliseacutes pour ce type de traitement Le H2O2 est un oxydant moyennement fort et son application
pour le traitement des polluants organiques et inorganiques est bien eacutetablie (Neyens et al
2003) Mais lrsquooxydation par H2O2 nrsquoest pas suffisamment efficace pour de fortes concentrations
en colorant Hamada et al (1998) ont proposeacute de traiter les colorants azoiumlques par hypochlorure
de sodium Cependant si la moleacutecule initiale est deacutetruite les halogegravenes sont susceptibles de
former des trihalomeacutethanes comme sous-produits de deacutegradation lesquels sont canceacuterigegravenes
pour lrsquoHomme
Drsquoougrave la neacutecessiteacute drsquoutiliser des produits drsquooxydation encore plus performant comme les
proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutes (POA)
2- Procegravedes classiques de traitement des effluents textiles Proceacutedeacutes drsquoOxydation
Avanceacutee (POA)
Lrsquoindustrialisation intensive qui a vu le jour au cours du dernier siegravecle a causeacute lrsquoapparition dans
lrsquoenvironnement de polluants eacutemergents reacutefractaires qui sont reconnus canceacuterigegravenes et
mutagegravenes Dans lrsquooptique de limiter la pollution de lrsquoenvironnement des strateacutegies de
traitement efficaces et eacutecologiques ont eacuteteacute deacuteveloppeacutees Parmi ces strateacutegies se trouve
lrsquoapplication des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee (POA) Figure 3
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Il srsquoagit de proceacutedeacutes de traitement oxydatif qui peuvent ecirctre subdiviseacutes en quatre groupes
(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse
utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et reacutepondent aux
critegraveres suivant (Suty et al 2003)
Ne pas induire de pollution secondaire
Non toxique
Non corrosif pour les eacutequipements
Etre le plus rentable possible
Etre relativement le plus simple agrave manipuler
Les OHbull sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse utiliser dans le domaine des
eaux et des effluents industriels avec une vitesse drsquooxydation (109
fois plus eacuteleveacutee) agrave celle de
lrsquoozone et son potentiel drsquooxydation est de 28 VENH (Parsons 2004) Tableau 1
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique
Oxydant Pouvoir oxydant Edeg (VENH)
OHbull 280
Oo 242
O3 207
H2O2 (milieu acide) 178
Cl2 136
O2 123
Plusieurs secteurs ont utiliseacutes ces proceacutedeacutes pour traiter leurs eaux par exemple Parsons (2004)
lrsquoa utiliseacute pour le traitement des eaux de surface et souterraines Martinez-Huitle and Ferro
(2006) lrsquoont utiliseacute pour le traitement des eaux industrielles Hayet (2011) lrsquoa testeacute dans
lrsquoeacutelimination du 4- chloropheacutenol Hsing et al (2007) et Wu and Chang (2006) ont lrsquoutiliseacute pour
deacutecolorer les eaux des industries textiles Bouafia (2010) a utiliseacute le proceacutedeacute drsquooxydation
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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avanceacutee baseacutee sur le reacuteactif de fenton pour deacutegrader les colorants textiles Derradji (2012) a
coupleacute le POA avec un traitement biologique pour le traitement des eaux useacutees industrielles
3- Reacuteactif de Fenton (H2O2Fe2+
)
Fenton avait deacutecrivit agrave la fin du XIX egraveme
siegravecle que le fer ferreux (Fe2+
) favorisait fortement
lrsquooxydation de lrsquoacide maleacuteique par le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) en milieu acide (Fenton
1894) Des travaux ulteacuterieurs ont montreacute que la combinaison de H2O2 et de Fe2+
nommeacute
laquo Reacuteactif de Fenton raquo eacutetant un oxydant efficace pour une grande varieacuteteacute de substrats
organiques notamment les pheacutenols les pesticides les aromatiques polycycliques et des
colorants en particulier les azoiumlques (Spadaro et al 1994 Benitez et al 2001 De Heredia et
al 2001) Quarante (40) ans plus tard Haber and Weiss (1934) identifiaient le radical
Hydroxyl comme eacutetant lrsquoespegravece oxydante de la reacuteaction preacutesenteacutee ci-dessous et communeacutement
appeleacutee reacuteaction de Fenton
(Eq2)
Le fer ferrique geacuteneacutereacute peut ensuite reacuteagir avec le peroxyde drsquohydrogegravene pour redonner le fer
ferreux
(Eq3)
La vitesse de deacutecomposition de H2O2 par le Fer II augmente lorsque le pH augmente (le 5) car
dans cette gamme de pH la forme preacutedominante Fe(OH) 2+
est beaucoup plus reacuteactive que lrsquoion
Fe2+
(Kuo 1992)
Lrsquoeacutetude de la deacutepollution des effluents textiles coloreacutes par le proceacutedeacute Fenton (systegraveme H2O2
Fe2+
) a eacuteteacute reacuteveacuteleacutee tregraves efficace et plusieurs eacutetudes ont montreacute que le taux de mineacuteralisation des
colorants syntheacutetiques augmente avec lrsquoaugmentation des doses des reacuteactifs et du temps de
reacuteaction Le rapport des reacuteactifs R =
et le rapport
joue aussi un rocircle important
dans la vitesse de deacutegradation de colorants de deacutepart et sur le taux de mineacuteralisation (Kuo
1992)
Le proceacutedeacute Fenton possegravede trois (03) caracteacuteristiques attractives pour le traitement des
composeacutes organiques (Redha 2011)
Les radicaux hydroxyles OHbull produits reacuteagissent tregraves rapidement (10
9 fois plus reacuteactif
que le O3)
Les reacuteactifs sont simples agrave manipuler et sans danger pour lrsquoenvironnement
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Les produits finaux de deacutegradation (H2O CO2 ions mineacuteraux et hydroxydes ferriques)
nrsquointroduisent pas une pollution suppleacutementaire
Le proceacutedeacute de Fenton est composeacute geacuteneacuteralement de quatre eacutetapes principales ajustement du
pH oxydation neutralisation et coagulationpreacutecipitation Pour lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute la
reacuteaction de fenton ne peut se produire qursquoagrave un pH voisin ou eacutegal agrave 3 ce qui reacutesulte un ajout des
solutions acides Au-delagrave des valeurs de pH comprises entre 3 et 4 le fer (Fe2+
ou Fe3+
) est
susceptible de preacutecipiter et former des hydroxydes de fer induisant ainsi une faible activiteacute
catalytique Le milieu doit ecirctre approvisionneacute drsquoune maniegravere continue Ce qui peut alourdir les
couts de traitement
Le proceacutedeacute Fenton est consideacutereacute aujourdrsquohui comme le proceacutedeacute dont sa mise en œuvre est facile
et plus utiliseacute dans le monde pour le traitement drsquoeffluents industriels textiles mais le proceacutedeacute
est limiteacute par le manque de geacuteneacuteration du catalyseur qui neacutecessite geacuteneacuteralement un apport
constat en reacuteactif et qui contraint de ce fait agrave lrsquoapprovisionner en continu le milieu en peroxyde
drsquohydrogegravene (H2O2) tregraves couteux
III- LA LATERITE
Le Burkina-Faso est un pays de lrsquoAfrique occidentale avec une superficie de 274 000 kmsup2 et le
recouvrement lateacuteritique est un caractegravere dominant des paysages peacuteneacuteplaines ou tabulaires qui
caracteacuterisent sa plus grande partie Les lateacuterites se preacutesentent sous forme de plateaux eacutetendus
buttes teacutemoins cuirasses indureacutes etc Lrsquoeacutepaisseur de ces lateacuterites varie selon la nature des
formations sur lesquelles elles se reposent
La lateacuterite (du latin later brique) est une roche rouge ou brun qui se forme par alteacuteration des
roches sous les climats tropicaux Elle est constitueacutee du fer (Limonite ferrihydrite geothite
heacutematite) drsquoaluminium (Gibbsite cliachite boehmite) de titane de manganegravese et de
silicium On la trouve surtout en domaine intertropical et recouvre 33 des continents
Pour lrsquoeacutetude de la deacutegradation du colorant BM nous avons utiliseacute deux types de lateacuterite
provenant lrsquoune de la reacutegion de Koubri dans le Centre et contenant 314 de fer et lrsquoautre dans
la reacutegion Sud-Ouest du Burkina-Faso contenant 447 pour le traitement (Figure 4) Ces
lateacuterites ont eacuteteacute caracteacuteriseacutees au Laboratoire CRISMAT (Centre National de Recherche et de
Technologie Mateacuteriaux ENSI Caen) en France
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE II MATERIELS ET METHODE
Lrsquoutilisation des substances organiques dans lrsquoindustrie sans traitement est la deacutegradation de la
qualiteacute des eaux qui se reacutepercute sur la santeacute de lrsquoecirctre humain Dans ce chapitre nous allons voir
les produits et mateacuteriels ainsi que la meacutethodologie expeacuterimentale utiliseacutes pour la deacutegradation du
colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute Fenton en phase homogegravene en utilisant le fer
industriel puis le fer extrait de la lateacuterite
Nous preacutesentons en premier lieu la technique du dosage du BM et les reacuteactifs utiliseacutes pour la
deacutegradation de notre colorant Nous eacutevoquons les techniques de caracteacuterisation de la lateacuterite par
diffraction des rayons X et analyse quantitative
I- PRODUITS ET MATERIELS
1 Les produits utiliseacutes (Fer industriel H2O2 BM acide lateacuterite)
Pour lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite nous avons utiliseacute
certains reacuteactifs qui sont illustreacutes dans le tableau 2
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes
Produits Fournisseur Qualiteacute
Bleu de meacutethylegravene Fluka 96
Peroxyde drsquohydrogegravene
(H2O2)
Preacutepareacute par
Laboratoires Gilbert (CA 655-
301-3)
9
Acide sulfurique (H2SO4) Sigma-Aldrich (CA 7664-93-9) 95-97
Sulfate ferreux (FeSO4
7H2O
Fluka Chemika (CA44990) 98
Hydroxyde de Sodium
NaOH
Sigma Aldrich 32
Eau ultra-pure ou Milli-Q Polisseur drsquoeau du LEDES 0055 microScm ou 183
MΏ
2- Mateacuteriels utiliseacutes
Les mateacuteriels utiliseacutes pour les suivis cineacutetiques de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite sont la spectrophotomeacutetrie DR 5000 la lateacuterite et les trois types drsquoacides
lrsquoacide sulfurique lrsquoacide chlorhydrique lrsquoacide nitrique pour lrsquoextraction du fer de la lateacuterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM
Les eacutechantillons de lateacuterites utiliseacutees lors de ce travail ont eacuteteacute caracteacuteriseacutes au Laboratoire
CRISMAT (Centre National de Recherche Technologique Mateacuteriaux ENSI Caen) en France Ils
proviennent de deux reacutegions du Burkina-Faso (Dano et Koubri) contiennent respectivement 44
7 et 314 de fer et ont eacuteteacute obtenus par les analyses en diffraction des rayons X (DRX) et en
microscopie eacutelectronique agrave balayage (MEB)
Le principe de lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS
Lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS est une analyse quantitative en des points ou zones speacutecifiques dun
eacutechantillon en utilisant la spectromeacutetrie agrave seacutelection deacutenergie (EDS)
Son principe est que par lintermeacutediaire dun canon agrave eacutelectrons un faisceau deacutelectrons est envoyeacute
sur leacutechantillon En contact avec la matiegravere ces eacutelectrons interagissent de diffeacuterentes faccedilons
Le MEB-EDS du laboratoire va permettre dexploiter trois informations distinctes dont deux qui
vont ecirctre traduites en images
-Une image en eacutelectrons secondaires (SE) qui naicirct dune interaction entre les eacutelectrons du
faisceau et les eacutelectrons des couches eacutelectroniques de latome et qui nous donnera une
information topographique de leacutechantillon
- Une image en eacutelectrons reacutetrodiffuseacutes (BSE) qui reacutesulte de linteraction entre les eacutelectrons du
faisceau le noyau et le nuage eacutelectronique de latome et qui permettra de creacuteer une image par
contraste chimique
- Une troisiegraveme information que lon obtient est une analyse eacuteleacutementaire le microscope
eacutelectronique agrave balayage eacutetant coupleacute agrave un deacutetecteur de rayons X agrave dispersion deacutenergie
Le principe de lrsquoanalyse par Diffraction Rayon X (DRX)
La diffraction des rayons X est une technique danalyse fondeacutee comme son nom lrsquoindique sur la
diffraction des rayons X sur la matiegravere La diffraction des rayons X est un pheacutenomegravene
dinterfeacuterence constructive qui se produit quand un faisceau de rayons X (onde
eacutelectromagneacutetique) peacutenegravetre dans un cristal (empilement peacuteriodique datomes) Il peut donc
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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apparaitre quand on place un monocristal un poly-cristal ou une poudre devant une source de
rayons X Lemplacement des faisceaux diffracteacutes nous informe sur la peacuteriodiciteacute du (des) cristal
tandis que lintensiteacute de ces faisceaux nous informe sur la nature et la position des atomes
contenus dans le cristal La position des intensiteacutes diffracteacutees nous renseignera sur la taille de la
maille tandis que lintensiteacute nous permettra de calculer la position des atomes dans la maille
ainsi que leur nature Les proprieacuteteacutes chimiques ou physiques dun mateacuteriau deacutependent de la
position et la nature des atomes du cristal
Les caracteacuteristiques du diffractomegravetre des eacutechantillons de la poudre de lateacuterite analyseacutee sur un
diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 eacutequipeacute drsquoun monochromateur avant et drsquoun deacutetecteur Lynx-
Eye sont rassembleacutees dans le tableau et figures ci-dessous
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Position initiale [deg2Th] 10 0050
Position finale [deg2Th] 99 9910
Taille [deg2Th] 00110
Temps drsquoeacutetape de balayage [s] 1170
Fente de divergence Fixed
Fente de divergence [mm] 2
Tempeacuterature de mesure [degC] 21
Mateacuteriel drsquoanode Cu
K Alpha 1 [Aring] 154060
Geacuteneacuterateur 40 mA 40 kV
Monochromateur de rayon incident Oui
Rotation Non
Ouverture de deacutetecteur [deg] 35
Deacutetecteur de discrimination LL [V] 017
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Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri
Les diffeacuterentes phases des eacutechantillons de lateacuterites par lrsquoanalyse en diffraction RX sont
reacutecapituleacutees sur ce tableau
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
Phase Koubri Dano
-massique -massique
Phase majoritaire Kaolinite 333 36
Quartz 326 161
Deuxiegraveme sous-ensemble de phase Goethite FeO(OH) 211 352
Heacutematite Fe2O3 73 63
Ferrite
(fer-alpha)
3 32
Phase anatase TiO2 27
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II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE
1- Preacuteparation de la solution du bleu de meacutethylegravene
La solution megravere du BM de concentration 1 g L-1
a eacuteteacute preacutepareacutee en mettant les cristaux dans un
litre drsquoeau distilleacutee Les solutions standard pour lrsquoeacutetablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage ont
eacuteteacute obtenues par des dilutions successives jusqursquoaux concentrations deacutesireacutees
Le suivi de lrsquoeacutevolution de la concentration du BM au cours du temps est fait par
spectrophotomeacutetrie UVVisible
2- Principe de la spectrophotomeacutetrie UVVisible
La spectrophotomeacutetrie est une technique analytique quantitative qui consiste agrave mesurer
lrsquoabsorbance ou la densiteacute optique drsquoune substance chimique donneacutee en solution La meacutethode
repose sur la loi de Beer-Lambert qui eacutenonce
Lorsqursquoune substance absorbe de la lumiegravere dans le domaine de lrsquoultra-violet et du
visible lrsquoeacutenergie absorbeacutee provoque des perturbations dans la structure eacutelectronique des
atomes ions ou moleacutecules Un ou plusieurs eacutelectrons utilisent cette eacutenergie pour sauter
drsquoun niveau de basse eacutenergie agrave un niveau de plus haute eacutenergie Ces transitions
eacutelectroniques se font dans le domaine de 350 agrave 800nm pour le visible et entre 200 agrave 350
nm pour lrsquoultra-violet
Un milieu homogegravene traverseacute par la lumiegravere absorbe une partie de celle-ci les
diffeacuterentes radiations constituant le faisceau incident sont diffeacuteremment absorbeacutees
suivant leur longueur drsquoonde et les radiations transmisses sont alors caracteacuteristiques du
milieu
Soit un rayon lumineux monochromatique de longueur drsquoonde λ traversant un milieu
homogegravene drsquoeacutepaisseur l Le taux de deacutecroissance de lrsquointensiteacute lumineuse en fonction de
lrsquoeacutepaisseur du milieu absorbant est donneacute par la loi de Lambert
A= log (
) (Eq4)
Avec
I0 intensiteacute initiale de la lumiegravere traverseacutee
I intensiteacute de la lumiegravere transmise
A absorbance
La spectrophotomeacutetrie UVVisible permet de suivre la deacutecoloration des solutions gracircce aux
absorbances qui eacutevoluent en fonction du temps de traitement Elle permet eacutegalement de suivre
lrsquoeacutevolution des ions gracircce agrave leurs diffeacuterents dosages
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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3- Caracteacuterisation par spectrophotomeacutetrie UVVisible des solutions du BM
a- Deacutetermination des longueurs drsquoondes drsquoabsorption maximale
Le spectre drsquoabsorbance du BM a eacuteteacute balayeacute entre 200 et 800 nm afin de suivre quantitativement
sa concentration Les pics de notre colorant sont obtenus agrave 661nm et 291nm (fig 8) Les
diffeacuterentes absorbances ont eacuteteacute deacutetermineacutees et une courbe deacutetalonnage a eacuteteacute traceacutee en utilisant
des solutions standard variant de 0 agrave 8 mg L-1
pour les deux longueurs drsquoondes
Figure 8 Spectre du Bleu de meacutethylegravene
b- Etablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage du BM
La concentration [Fx] des solutions eacutetalon varie de 1 agrave 8 mg L-1
Les volumes agrave preacutelever sont
calculeacutes en appliquant lrsquoeacutequation suivante
(Eq5)
Avec [Fx] - Concentration de lrsquoeacutetalon
Vx - Volume drsquoeacutetalon agrave preacuteparer
[M] - Concentration de la solution megravere
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene
Solution Zero 1 2 3 4 5
Concentration [mgL-1] 0 2 3 4 6 8
Volume neacutecessaire [mL] 0 02 03 04 06 08
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Pour tracer la courbe drsquoeacutetalonnage nous avons introduit les diffeacuterents volumes dans des fioles de
100 mL ensuite nous avons compleacuteteacute agrave lrsquoeau distilleacutee jusqursquoau trait de jauge On a mis la
spectrophotomeacutetrie en marche et proceacutedeacute agrave la lecture du blanc puis successivement des solutions
eacutetalons
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm)
Solution 0 1 2 3 4 5
Con (mg L-1
) 0 2 3 4 6 8
Absorbance (nm) pour λ = 661 0 085 13 18 23 3
Absorbance (nm) pour λ = 291 0 04 06 09 12 17
Figure 9 Courbe deacutetalonnage (λmax = 661 nm et λmax = 291 nm) variation de labsorbance en
fonction de la concentration du BM
4- Preacuteparation des solutions de fer
a- Solution de fer industriel
Le reacuteactif utiliseacute est le sulfate ferreux ou sulfate de fer (II) drsquoune poudre blanchacirctre agrave lrsquoeacutetat
anhydre dont la formule est FeSO4 7H2O Pour la preacuteparation du Fe2+
de concentration 3 g L-1
nous avons verseacute 3 g du sulfate ferreux anhydre dans une fiole de 1 L contenant 500 mL drsquoeau
milli-Q puis ajouter une (1) goutte drsquoacide sulfurique (H2SO4) concentreacute agrave 98 dans la fiole et
laisser agiter pendant 30 secondes Apregraves compleacuteter jusqursquoau trait de jauge et placer sous
agitation durant 1 h jusqursquoagrave lrsquoobtention drsquoune solution de couleur rouge brique
b- Solution de fer de la lateacuterite
Pour la deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite les solutions de la lateacuterite
ont eacuteteacute preacutepareacutees de la maniegravere suivante
Pour le lit de lateacuterite nous avons preacuteleveacute
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
Compleacuteter drsquoeau milli-Q (eau ultra pure) jusqursquoau trait de jauge
y = 03938x
Rsup2 = 09869
0
05
1
15
2
25
3
35
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
661nm
y = 02094x
Rsup2 = 09972
0
02
04
06
08
1
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
291 nm
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Ajuster par la suite le pH de la solution agrave 3 avec lrsquoacide sulfurique (concentreacute agrave
95-97)
Figure 8 Lit de lateacuterite
Pour la lateacuterite attaqueacute par de lrsquoacide concentreacute pour lrsquoextraction du Fer
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
30 m L drsquoacide (HClHNO3H2SO4)
Ajouter avec prudence 20 mL drsquoeau milli-Q pour avoir 50 mL de solution
Preacutelever le surnageant pour le traitement du bleu de meacutethylegravene
Figure 9 Attaque acide de la lateacuterite
5- Preacuteparation des meacutelanges colorant- reacuteactif de Fenton
Lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM srsquoest faite par trois diffeacuterentes eacutetapes
Une solution du BM est soumise agrave un traitement par proceacutedeacute Fenton en utilisant du H2O2
et le fer industriel (Fe2+
) ajustement du pH agrave 3 (Fig12)
Figure 10 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Pour la deacutegradation du BM en utilisant la lateacuterite deux eacutetapes ont eacuteteacute imageacutes lrsquoune par
un lit de lateacuterite et lrsquoautre par la lateacuterite attaqueacutee par trois types drsquoacides (Fig13)
Figure 11 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite
6- Etude cineacutetique de la deacutecoloration du BM
Nous avons deacutetermineacute la cineacutetique de deacutecoloration agrave partir des valeurs des absorbances trouveacutees
agrave 661nm La deacutetermination de la constante de vitesse kapp permet de donner un ordre de
grandeur de la vitesse Expeacuterimentalement on peut montrer que la vitesse de reacuteaction bilan du
BM srsquoeacutecrit de la maniegravere suivante
Bleu de meacutethylegravene + OHbull rarr sous-produit du bleu de meacutethylegravene (Eq6)
Pour la cineacutetique drsquoordre 1
V = -
= kapp (Eq7) reacuteaction de pseudo ordre un laquo1 raquo
Avec
V vitesse de deacutegradation catalytique (mg L-1
h-1
)
kapp constante apparente de deacutegradation (min ou h-1
)
[BM] concentration du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
t temps de reacuteaction (h)
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
Ln (
) = kapp t (Eq8)
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Figure 12 Reacuteaction de pseudo ordre 1
Pour la cineacutetique drsquoordre 2
V = -
= kapp (Eq9) reacuteaction de pseudo ordre un laquo2 raquo
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
int
= - int
(Eq10)
(Eq11)
Figure 13 Reacuteaction de pseudo ordre 2
Pour le calcul des rendements ou taux drsquoabattement (τ) agrave lrsquoissu des eacutetudes cineacutetiques de
deacutegradation du BM nous avons utiliseacute cette formule ci-dessous
τ =
(Eq12)
Rsup2 = 09863
-070
-060
-050
-040
-030
-020
-010
000
0 2 4 6 8
ln (C
Co)
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 1
Rsup2 = 09499
0
0005
001
0015
002
0025
003
0 2 4 6 8
1C
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 2
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CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS
I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL
Tous les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave tempeacuterature ambiante (25degC) Les concentrations du bleu de
meacutethylegravene choisies pour lrsquoexpeacuterience sont 10 et 40 mg L-1
1- Effet de pH du milieu
Etant donneacute que le proceacutedeacute Fenton est baseacute sur lrsquoeffet catalytique du Fer et plus preacuteciseacutement
du Fe2+
il nous est paru neacutecessaire de commencer lrsquoeacutetude par la deacutetermination du pH
optimale pour le proceacutedeacute Lrsquoajustement du pH du milieu srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoune solution
drsquoacide sulfurique Ce choix est justifieacute par lrsquoexistence deacutejagrave au sein de la solution des ions
2-
suite agrave lrsquoaddition du Fe2+
sous la forme de FeSO4 7H2O
Les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes avec une concentration en BM de 20 mg L-1
un rapport R = 15
correspondant agrave des concentrations de 6 et 040 mg L-1
en H2O2 et Fe2+
respectivement et
pour des valeurs de pH variant entre 3 et 5 Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacute sur figure 16
Figure 14 Effet du pH
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t = 20
min)
pH Rendement ()
3 96
35 5245
4 6156
5 5509
000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 5 10 15 20
[BM
] m
gL
ˉˡ
temps de deacutegradation (mn)
pH = 3
pH = 35
pH = 4
pH = 5
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Drsquoapregraves le tableau preacutecegravedent nous observons que le pH favorable pour la deacutegradation du BM
par le proceacutedeacute Fenton est pH = 3 avec un taux de deacutegradation de 96 au bout de 20 min
De nombreux travaux sur les proceacutedeacutes Fenton ont montreacute que le pH 3 semble ecirctre la meilleure
valeur pour une deacutegradation optimale des polluants organique ((Tang and Huang 1996 Kuo
and Lo 1999) Pour la suite du travail nous adopterons deacutesormais cette valeur de pH
2- Effet de la concentration en BM
Nous avons traiteacute agrave un pH = 3 et agrave 25degC deux solutions du BM de concentration diffeacuterentes
(10 mg L-1
et 40 mg L-1
) en fixant les concentrations de Fe2+
agrave 134 mg L-1
et celle du H2O2 agrave
6 mg L-1
(figure 17)
Figure 15Effet de la concentration du BM
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM
[BM] mg L-1
Rendement () Temps de
deacutecoloration (min)
10 9738 8
40 9565 14
Nous avons constateacute que la concentration du BM de concentration 10 mg L-1
srsquoest deacutegradeacutee
rapidement et complegravetement avec un temps de deacutecoloration (td) de 8 min tandis que celle de
40 mg L-1
est plus lente avec un td de 14 min Donc plus la solution est concentreacutee plus le
temps de deacutegradation est important
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La cineacutetique de deacutecoloration du colorant BM de concentrations respectives de 10 et
40 mg L-1
obeacuteit agrave la loi cineacutetique de pseudo premier
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM
Solution kapp
BM = 10 mg L-1
028
BM = 40 mg L-1
010
La deacutetermination de la constante apparente de vitesse montre eacutegalement que cette derniegravere
varie en fonction de la concentration en BM En effet la valeur de kapp est deux fois plus
supeacuterieure pour une concentration en BM de 10 mg L-1
que pour celle de 40 mg L-1
3- Etude spectrophotomeacutetrique UVVisible du bleu de meacutethylegravene
Figure 16 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel
Une solution du bleu de meacutethylegravene de concentration 40 mg L-1
est soumise agrave un traitement par
proceacutedeacute Fenton en utilisant 6 mg L-1
de H2O2 et le fer industriel agrave une concentration de 134
mg L-1
Des preacutelegravevements ont eacuteteacute effectueacutes agrave des intervalles reacuteguliers de temps afin de suivre
lrsquoeacutevolution de la deacutegradation par Spectrophotomeacutetrie Lrsquoanalyse spectromeacutetrique des
eacutechantillons est effectueacutee par un balayage du spectre UV-Visible entre 200 et 800 nm (figure
18)
Nous remarquons que plus le temps de traitement est important plus le pic drsquoabsorbance dans
le visible agrave 661 diminue drsquointensiteacute pour srsquoannuler complegravetement agrave partir du 30 min Par
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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contre le pic dans le domaine UV agrave 291 il diminue certes drsquointensiteacute mais ne srsquoannule pas
mecircme apregraves 45 min de traitement
Ce reacutesultat nous permet de conclure que le proceacutedeacute Fenton permet une deacutegradation partielle
de la moleacutecule du BM au bout de notre temps de reacuteaction Drsquoapregraves Cao et al (1999) les pics
appartenant aux domaine drsquoUV entre 200 et 260 sont relatives au cycle benzegravene mono ou
poly substitueacute Ceci revient agrave dire que la deacutegradation du BM passe par deux eacutetapes
Deacutegradation du groupement fonctionnel de la moleacutecule du BM (λ = 661 nm) crsquoest agrave
dire que la rupture de lrsquoheacuteteacuterocycle central entraine la perte des conjugaisons des deux
lateacuteraux ce qui explique la deacutecoloration plus ou moins rapide de la solution
La deacutegradation des cycles benzegravene persistant en solution est beaucoup plus lente
puisque lrsquointensiteacute de ce pic (λ = 291 nm) diminue mais ne srsquoannule pas alors que la
solution est claire On peut dire eacutegalement que cette deacutegradation des cycles benzegravene
persistants est due au temps de reacuteaction trop court
4- Effet de la concentration du H2O2
a) En Absence de Fer
En utilisant deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
nous
avons varieacute les concentrations du H2O2 de 1 agrave 6 mg L-1
en absence du fer agrave un pH = 3 et agrave
tempeacuterature ambiante Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacutes sur la figure ci-dessous
Figure 19 Deacutegradation du BM par H2O2 seul
Quel que soit la concentration du BM 10 mg L-1
ou 40 mg L-1
lrsquoeffet du H2O2 sur la
deacutegradation du colorant est pratiquement nulle En effet apregraves un temps arbitraire de 20 min
de traitement on remarque un taux drsquoabattement de 17 pour la concentration en BM de 10
mg L-1
alors qursquoil est nul pour une concentration initiale de 40 mg L-1
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Il est donc clair que le pouvoir oxydant du H2O2 nrsquoest pas assez suffisant pour pouvoir
deacutegrader le BM En effet le H2O2 agrave un pouvoir oxydant de Edeg = 176 VENH par contre
celui drsquoOHbull est de 28 VENH
La mecircme conclusion a eacuteteacute observeacute par Naima (2008) sur lrsquoutilisation du H2O2 seul dans le
traitement des huiles drsquoolive (margines) Le reacutesultat a donneacute que le H2O2 seul pour des valeurs
de concentrations 3 et 20 g L-1
ne peut eacuteliminer totalement la margine de lrsquoeffluents drsquohuilerie
drsquoolive de concentration initiale de 1 g L-1
la moyenne de taux drsquoabattement obtenue ne
deacutepasse pas la valeur de 32 Yameogo (2013) a remarqueacute eacutegalement que lrsquoutilisation du
H2O2 seul nrsquoa eu aucune influence sur la deacutegradation de lrsquoamarante par proceacutedeacute photo-fenton
et heacuteteacuterogegravene avec charbon actif la concentration nrsquoa pas varieacute tout au long du traitement
b) En preacutesence du Fer
Lrsquoefficaciteacute du traitement est donc tributaire de lrsquoexistence de deux entiteacutes H2O2 et Fe2+
En
effet Bach et al (2010) ont utiliseacute le Fe2+
pour traiter lrsquoeau industrielle ils ont trouveacute que le
fer a permis de mineacuteraliser 95 drsquoeacutethylegravene-glycol et 85 de pheacutenol dans une eau industrielle
par proceacutedeacute Fenton Marciel et al (2004) ont remarqueacute que lrsquoapport de sulfate ferreux a
ameacutelioreacute la reacuteduction du COT de 45 agrave 55 lors drsquoune eacutetude drsquooxydation drsquoune solution
pheacutenolique par le proceacutedeacute photo-fenton
Pour la suite Nous avons maintenu la mecircme variation des concentrations en H2O2 (de 1 agrave 6
mg L-1
) mais en additionnant le fer industriel (sulfate ferreux) avec une concentration de 134
mg L-1
pour deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
agrave
tempeacuterature ambiante et agrave un pH eacutegale agrave 3 Ceci revient qursquoen solution le rapport R =
varie de 075 15 25 5 (Figure 20)
Figure 17 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
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Quel que soit la concentration initiale en BM ou en H2O2 lrsquoaddition du fer a entraineacute
lrsquoapparition de la deacutegradation graduelle de la coloration
Plus la concentration en H2O2 est importante plus la vitesse de deacutegradation augmente
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
[BM] mg L-1
10 40
Variation de H2O2 Rendement () Rendement ()
1 6730 5508
2 8522 7029
3 9769 9632
6 9954 9860
La figure 20 montre que taux de deacutecoloration en preacutesence du catalyseur devient plus
important avec lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 Il passe apregraves 60 min de
traitement de 6730 pour une concentration en H2O2 de 1 mg L-1
agrave 9954 pour celle de 6
mg L-1
Ceci est parfaitement preacutevisible puisque lrsquoexistence de lrsquoHydroxyde radicalaire principale
responsable de la deacutegradation est tributaire de la concentration initial en H2O2 (Eq2 sect 11)
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence de
la variation du H2O2
[BM] = 10 mg L-1
[BM] = 40 mg L-1
Ordre de la
reacuteaction k k
075 00036 00005 Ordre 2
15 00092 00007
25 0067 0065 Ordre 1
5 02879 0103
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Nous remarquons que lorsque la concentration en H2O2 augmente lrsquoordre partiel de la reacuteaction
change En effet pour des concentrations en H2O2 lt 3 mg L-1
la reacuteaction de deacutegradation est de
lrsquoordre 2 alors que pour des concentrations plus eacuteleveacutees elle est drsquoordre 1
Nadjette (2009) a montreacute que la deacutegradation du Meacutethyle Orange en preacutesence de dioxyde de
titane (TiO2) suit une cineacutetique drsquoordre 1 Redha (2011) a trouveacute eacutegalement lrsquoordre partiel de
la reacuteaction est eacutegal agrave 1 lors de son eacutetude sur le traitement du Rouge drsquoalizarine S et lrsquoOrange
G par proceacutedeacute drsquooxydation avanceacutee (POA)
Bennani et al (2010) ont eacutelimineacute le bleu de meacutethylegravene en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi
(Maroc) Les reacutesultats ont montreacute que le pseudo-second ordre peut deacutecrire le comportement
cineacutetique de lrsquoadsorption du bleu de meacutethylegravene sur lrsquoargile brute et celle purifieacutee Des reacutesultats
similaires ont eacuteteacute observeacutes Gurses et al (2006) et Tsai et al (2007)
Les valeurs de kapp obtenus pour une solution de concentration initiale en BM de 10 mg L-1
sont supeacuterieures agrave celles obtenues pour la solution de 40 mg L-1
et ce lagrave quel que soit lrsquoordre
de la reacuteaction ou la concentration en H2O2 en solution Ces valeurs augmentent avec
lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 et passe de 36 10-3
agrave 02879 et de 05 10-3
agrave 0103
pour une les solutions en BM de 10 et 40 mg L-1
respectivement
5- Effet de la concentration en fer
Pour la suite nous eacutetudierons lrsquoeffet de la concentration en Fer sur lrsquoefficaciteacute du traitement
du BM pour deux solutions de concentration 10 et 40 mg L-1
en BM Les essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes en maintenant constante la concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
et en faisant varieacute la
concentration en Fe2+
de 02 agrave 134 mg L-1
correspondant agrave une variation du rapport R =
de 5 agrave 30
Figure 18 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM
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En absence de fer aucune baisse dans la concentration en BM nrsquoest observeacutee Pourtant degraves
lrsquoajout drsquoune faible concentration (02 mg L-1
) entraine une diminution progressive de la
couleur au cours du temps Il est eacutegalement observeacute que quel que soit la concentration initiale
en BM le temps de deacutegradation (td) du colorant est inversement proportionnel agrave la
concentration en Fe2+
en solution En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
td
passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 alors que pour une concentration
de 40 mg L-1
il passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig22)
Figure 19 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer industriel
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction du rapport R
[BM] = 10 mg L
-1 [BM] = 40 mg L
-1
kapp kapp
OR
DR
E
1
par
rapport
agrave B
M 30 00027 00125
15 00061 00321
10 0026 00496
5 02879 0103
Nous remarquons que lrsquoeffet de lrsquoaugmentation de la concentration en Fe2+
en solution sur la
cineacutetique de deacutegradation du BM est beaucoup plus important pour des faibles concentrations
(10 mg L-1
) que pour les fortes concentrations (40 mg L-1
) En effet pour une variation de R de
30 agrave 10 kapp eacutevolue de 27 10-4
min agrave 26 10-2
min soit un facteur 100 pour une concentration
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en BM de 10 mg L-1
alors qursquoelle eacutevolue de 00125 agrave 005 soit un facteur 4 pour une
concentration en BM de 40 mg L-1
Drsquoapregraves ces reacutesultats on peut conclure drsquoune faccedilon geacuteneacuterale que la preacutesence drsquoune forte
concentration du catalyseur favorise la formation des radicaux OHbull principaux responsable de
la deacutegradation du BM Pourtant il a eacuteteacute montreacute dans plusieurs eacutetudes (Brillas et al 2004
Diagne 2006 Oturan et al 1999) que le Fe2+
ajouteacute agrave forte dose entraine une perte du
rendement du proceacutedeacute puisque le Fe2+
en plus de son rocircle de catalyseur peut jouer un rocircle de
destructeur crsquoest-agrave-dire qursquoil piegravege les OHbull produits
Lrsquoeacutelimination des polluants reacutefractaires est donc tributaire de la preacutesence des ions meacutetallique
sauf qursquoil neacutecessite un apport important en Fe2+
ce qui entraine un coucirct (Bouafia 2010)
Crsquoest pour cette raison que nous avons opteacute pour lrsquoutilisation de la lateacuterite en faisant une
attaque acide afin drsquoextraire le fer pour traiter le BM
II- UTILISATION DE LATERITE
Les eacutechantillons de la lateacuterite choisie se preacutesentent tous sous forme de poudres de couleur
ocre Lrsquoapplication drsquoun proceacutedeacute qui neacutecessite des quantiteacutes preacutecis de fer est un peu difficile
pour un pays dont le taux drsquoalphabeacutetisation est seulement de 218 et un seuil de pauvreteacute
(PIB par habitant est eacutegal agrave 1500 $) En effet lrsquoajout drsquoune forte concentration du catalyseur
dans la solution agrave traiter peut diminuer lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute Fenton Lrsquoanalyse DRX a
montreacute que la lateacuterite existante au Burkina-Faso est riche en fer En effet pour la reacutegion de
Dano le pourcentage en fer atteint 44 en masse alors que pour Koubri il est de 31
La premiegravere question auquel on srsquoeacutetait poseacute est si le fer eacutetait facilement ex tractable ou bien il
neacutecessite une mineacuteralisation preacutealable
1- Effet des lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
La figure ci-dessous montre lrsquoallure de lrsquoeffet de lit de lateacuterite de Dano drsquoune part et celui de
Koubri drsquoautre avec ajustement de pH dans une solution du BM de concentration 40 mg L-1
en maintenant ma concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 20 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
Nous observons que la solution du BM en contact avec le lit de Dano se deacutegrade plus vite que
celle en contact avec le lit de lateacuterite de Koubri Cela est ducirc au fait que la lateacuterite de Dano
libegravere plus facilement sa phase ferrique par rapport agrave celle de Koubri
2- Effet de lrsquoacide sur la lateacuterite (Dano et Koubri)
Dans ce cadre nous avons compareacute lrsquoeffet drsquoun lit de lateacuterite (ajustement du pH) et une lateacuterite
attaqueacutee avec du H2SO4 sur une solution du BM agrave 40 mg L-1
La concentration en H2O2 eacutetant
maintenue agrave 6 mg L-1
(figure 24)
Figure 21 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri
La figure 24 montre que la quantiteacute de colorant deacutegradeacutee deacutecroit plus rapidement dans le cas
de lrsquoattaque acide Ce comportement est ducirc qursquoelle libegravere plus de Fe2+
en solution Le Fe2+
en
contact avec le H2O2 forme les radicaux hydroxyles (OHbull) pour le traitement des polluants
organiques par le proceacutedeacute Fenton
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
[BM] mg
L-1
Dano Koubri
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Rendement
()
4394 9991 364 9685
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Le taux drsquoabattement du BM par lrsquoattaque acide sur la lateacuterite de Dano est de 9991 apregraves
un temps de manipulation de 5 heures alors que celui du lit de lateacuterite (ajustement du pH) est
de 4394 pour le mecircme intervalle de temps
Cette diffeacuterence de rendement entre les lits de deux lateacuterites (Dano 4394 et Koubri
364) est due que la lateacuterite de Dano libegravere plus facilement sa phase ferrique que celle de
Koubri Etant donneacute que les phases ferriques sont les mecircmes pour les deux lateacuterites on
pourrait conclure que la diffeacuterence provient aussi du fait que la lateacuterite de Dano est beaucoup
plus riche en fer Ce qui facilite son extraction et que pour Koubri la phase Anastase en TiO2
pourrait gecircner son extraction
3- Effet de trois types drsquoacides sur la deacutegradation du BM (lateacuterite de Dano et
Koubri)
Nous avons compareacute lrsquoefficaciteacute de 3 acides (sulfurique laquoH2SO4raquo chlorhydrique laquoHCl raquo et
nitrique laquoHNO3raquo) pour lrsquoextraction du fer des lateacuterites La concentration de la solution du
BM utiliseacutee est de 40 mg L-1
la concentration en H2O2 est toujours maintenue agrave 6 mg L-1
Figure 22 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri
La figure 25 montre que la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est la plus efficace pour la
deacutecoloration de la solution En effet Pour la lateacuterite de Dano le td est de 40 mn pour le H2SO4
et drsquoune heure (1h) et 1h30 pour le HNO3 et le HCl respectivement Pour celle de Koubri le
td de la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est drsquoune heure (1h) tandis que pour des deux autres
acides HCl et HNO3 les td sont respectivement de deux (2h) et quatre heure (4h)
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri
[BM] mg L-1
Dano Koubri
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Rendement () 9991 9890 9797 9685 9593 9223
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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On peut deacuteduire que lrsquoefficaciteacute de lrsquoattaque acide par le H2SO4 utiliseacute pour extraire le fer de
la lateacuterite est due au caractegravere diacide (H2SO4)
4- Etude cineacutetique de deacutecoloration par lrsquoattaque acide (Dano et Koubri)
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig26)
Figure 23 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer extrait de la lateacuterite
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction des attaques acides (Dano et Koubri)
Attaque acide Dano Koubri
kapp
OR
DR
E 1 par
rapport
agrave B
M
HCl 00127 00094
HNO3 00131 00096
H2SO4 00142 00194
Nous remarquons que lrsquoutilisation de la lateacuterite de Dano ne change pas lrsquoordre apparent de la
vitesse de deacutegradation qui reste eacutegale 1 La valeur de kapp varie de 127 10-2
min-1
pour HCl et
142 10-2
min pour H2SO4 ce qui confirme bien le reacutesultat obtenu pour la figure 19
Pour la lateacuterite de Koubri la valeur de kapp varie de 910-3
min-1
pour HCl et 194 10-2
min-1
pour H2SO4
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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5- Etude comparative entre le traitement du BM en utilisant le rapport R et le fer
de la lateacuterite (Dano et Koubri)
Sur la figure 27 nous avons superposeacute les reacutesultats obtenus pour la deacutegradation drsquoune solution
de 40 mg L-1
du BM en preacutesence de 6 mg L-1
de H2O2 avec lrsquoajout de Fer extrait de la lateacuterite
de Dano et Koubri drsquoune part et le fer industriel drsquoautre part
Figure 24 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel
Il est montreacute que le taux de deacutegradation obtenu est perceptiblement le mecircme seule reste un
handicap le temps de traitement 20 min pour le fer industriel 40 min pour le fer extrait de la
lateacuterite de Dano et 1h pour celui de Koubri
Le traitement par la lateacuterite de Dano est efficace et preacutesente donc un avantage certains
puisqursquoil permet de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du BM par rapport agrave celui par la lateacuterite de
Koubri qui deacutegrade seulement que 9796
Beaucoup drsquoeacutetudes ont eacuteteacute faites sur lrsquoeacutelimination du bleu de meacutethylegravene En utilisant le
charbon actif commercial CECA40 de granulomeacutetrie infeacuterieure agrave 125 μm Houas et al (1999)
ont eacutelimineacute 93 du BM dans lrsquoeau pour un temps de contact de 5heures Kumar and
Tamilarasan (2013) ont utiliseacute 01g de charbon actif agrave base des graines drsquoacacia pour eacuteliminer
9312 de BM Bennani et al (2010) ont eacutetudieacute lrsquoadsorption BM sur lrsquoargile brute et
purifieacutee Ils ont montreacute que le processus drsquoadsorption est tregraves rapide et que 95 de la quantiteacute
adsorbeacutee est atteinte pendant les dix premiegraveres minutes Talidi (2006) a utiliseacute la pyrophyllite
(argile) il a montreacute que lrsquoadsorption du BM est de lrsquoordre de 7845 6658 et 5471
respectivement pour les concentrations initiales de 75 225 et 374ppm Sassi and Bennour
(2011) ont utiliseacute le traitement biologique par Biosorption du BM par Pseudomonas
Aeruginosa isoleacute agrave partir drsquoune boue de laiterie a montreacute un taux drsquoeacutelimination du BM variant
de 45 agrave 55 aux valeurs de pH = 7 et 8
Nous pouvons dire que le traitement par la lateacuterite a permis de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du
BM par rapport aux eacutetudes faites en utilisant drsquoautres mateacuteriaux et que la lateacuterite recouvre
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 100 200 300
[BM
] mg
Lˉˡ
temps de traitement (mn)
Attaque acide
(Dano)
Attaque acide
(Koubri)
Fer industriel
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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33 du continent mondial ce qui pourrait rendre son utilisation moins chegravere par rapport aux
autres traitements (Fer industriel Charbon actifhellip) puis qursquoon nrsquoa pas fait une eacutetude
eacuteconomique pour voir son cout
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CONCLUSION
Ce travail qui a porteacute sur la deacutegradation du colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute
Fenton en comparant les performances obtenues entre lrsquoutilisation du fer industriel (Fenton
classique) et le fer extrait de la lateacuterite ont montreacute que
Pour lrsquoutilisation du fer industriel la deacutegradation du BM est obtenue agrave une valeur de 3 pour
une variation du rapport des concentrations R de 15 agrave 5 et que lrsquoutilisation du peroxyde (H2O2)
seul ne peut pas deacutegrader le BM car son pouvoir oxydant nrsquoest pas assez suffisant pour
pouvoir deacutegrader le colorant Lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute est donc intimement lieacutee agrave lrsquoexistence de
deux reacuteactifs En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
le temps de deacutecoloration
(td) passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 et pour celle de 40 mg L-1
il
passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R Le traitement du BM par proceacutedeacute
fenton est donc tributaire de lrsquoutilisation de Fe2+
Afin de minimiser le coucirct du traitement et surtout voir lrsquoefficaciteacute du traitement en utilisant la
lateacuterite nous avons essayeacute de remplacer le fer industriel par le fer extrait de la lateacuterite
provenant de deux reacutegions du Burkina-Faso Dano et Koubri
Les reacutesultats obtenus par lrsquoutilisation du fer de la lateacuterite sont inteacuteressants pour des eacutetudes sur
drsquoautres colorants En effet le lit de lateacuterite avec ajustement du pH a permis une deacutegradation du
colorant de 44 pour un temps de traitement de 5h tandis que le traitement par lrsquoattaque acide
lui a deacutegradeacute le BM de pregraves que 100 En effet les taux drsquoabattements pour lrsquoattaque acide de
la lateacuterite de Dano et de Koubri sont respectivement de 99 au bout de 40 min et de 97 pour
une manipulation drsquoenviron 1 h
Cette eacutetude sur la deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en utilisation le fer de la lateacuterite
nous a permis de montrer qursquoil est possible de simplifier de point de vue utilisation et coucirct le
proceacutedeacute Fenton pour les colorants syntheacutetiques drsquoeffluents industriel
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PERSPECTIVES
En perspectives il serait inteacuteressant
De faire une eacutetude approfondi pour voir le cout du traitement du proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite
Essayer de traiter drsquoautres familles de colorants en utilisant la lateacuterite attaqueacutee par
lrsquoacide pour voir lrsquoefficaciteacute du systegraveme
Appliquer le traitement sur des effluents textiles reacuteels
Imaginer un systegraveme de traitement agrave grand eacutechelle
Essayer le traitement sur drsquoautres polluants reacutecalcitrant PCB pheacutenol pesticides
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE
Adnosinda M Martins M Nelson LJD Queiroz M (2003) Comparative studies of
fungal degradation of single or mixed bioaccessible reactive azo dyes Chemosphere
Vol 52 Page 973
Anselme C Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New-York Mc Graw
Hill Mallevialle Page 1087
Bach A Zach-Maor A Semiat R (2010) Characterization of iron oxide nanocatalyst in
mineralization processes Elsevier pp 6 Page 6
Barbeni M Minero C Pelizzetti E (1987) Chemical degradation of chlorophenols with
Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 16 Page 2237
Barclay S Buckley C (2000) Waste minimization guide for the textile industry University
of Durban South Africa Water Research Commission 1 Page 8
Barka N (2008) Lrsquoeacutelimination des colorants de synthegravese par adsorption sur un phosphate
naturel et par degradation photo catalytique sur TiO2 supporte (Thegravese doctorat Ndeg65)
Universiteacute Ibn Zohr UFR Physico-chimie des Mateacuteriaux agrave Caractegraveres Appliqueacutes Page
149
Benitez FJ Acero JL Real FJ (2001) The role of hydroxyl radical for the decomposition
of p-hydroxyl phenylacateic acid in aqueous solution Wat Res Vol 35 5 Page1343
Bennani Karim A Mounir B Hachkar M Bakasse M Yaacoubi A (2010) Elimination
du colorant basique ldquoBleu de meacutethylegravenerdquo en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi Erudit
_Journal of Water Science Vol 23 ndeg4 Page 388
Bouafia S (2010) Deacutegradation des colorants textiles par procegravedes drsquooxydation avanceacutee baseacutee
sur la reacuteaction de Fenton (Thegravese doctorat) Paris-Est et Saad Dahlab Paris Page160
Brillas E Boye B Sires I Garrido J Rodriguez R Arias C Cabot P-L (2004)
Electrochemical destruction of chlorophenoxy herbicides by anodic oxidation and
electro-fenton using a boron-bored diamond Electrochim Acta Vol49 Page 4496
Calobro V Pantano G Kang R Molinari R Drioli E (1990) Experimentation study on
integrated membrane processes in treatment of solution simulating textile effluents
Energy and analysis Vol 78 ndeg 2 Page 277
Cao J Wei L Huang Q Han S (1999) Reducing degradation of azo bye zero-valent iron
in aqueous solution Chemosphere Vol38 Page 571
De Heredia JB Torregrosa J Dominguez JR Peres JA (2001) Kinetic model for
phenolic compound oxidation by Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 45 Page90
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 41 -
Derradji C (2012) Traitement des eaux industrielles degradation des colorants azoiumlques par
un procegravede inteacutegreacute couplant un procegravede drsquooxydation avanceacutee et un traitement biologique
(Thegravese doctorat) Universiteacute Ferhat Abbas Page187
Diagne M (2006) Etude de degradation par oxydation avanceacutee eacutelectrochimique et
photochimique de pesticides organophosphoreacutes application a la degradation du
parathion meacutethyle et de lrsquoacephate en milieu aqueux (Thegravese doctorat) Universiteacute de
Marne-La valleacutee Page200
Ghosh D Bhattacharyya KG (2002) Adsorption of methylene blue on kaolinite Appl clay
Sci Vol20 Page 300
Goel RK Flora JRV Ferry J (2003) Mechanisms for naphthalene removal during
electrolytic aeration Wat Res V 37 Page 901
Gurses A Dogar Ccedil Yalcin M Accedilikyildiz M Bayrak R Karaca S (2006) The
adsorption kinetics of the cationic dye methylene blue onto clay J Hazard MatB Vol
131 Page 228
Haber F Weiss J (1934) The catalytic decomposition of hydrogen peroxide by iron salts
Pro Roy Soc A Vol147 Page 351
Hamada K Nishizawa M Yoshida D Mitsuishi M (1998) Degradation of an azo dye by
sodium hypochlorite in aqueous surfactant solution Dyes and pigments Vol 36 Page
322
Hayet B (2011) Elimination du 4-chlorophenols par POA (Thegravese doctorat) University Abou
Barh Belkaid Alger Page 164
Hsing HJ Chiang PC Chang EE Chen MY (2007) The decolorization and
mineralization of acid orange 6 azo in aqueous solution by advanced oxidation
processes A comparative study J Hazard Matter Page 16
Jaussaud P (1993) Histoire des colorants naturels Page 3
Kumar M Tamilarasan R (2013) Modeling studies for the removal of methylene blue from
aqueous solution using acacia fumosa seed shell activated carbon Elsevier Page 1116
Kuo CY Lo SL (1999) Oxidation of aqueous chlorobiphenols with photo-Fenton process
Chemosphere Vol 38page2051
Kuo W (1992) Decolorizing dye wastewater with Fentonrsquos reagent Vol 26 Ndeg 7 Page 886
Li ZM Shea PJ Comfort SD (1997) Fenton oxidation of 2 4 6-trinitrotoluene in
contaminated soil slurries Envir Eng Sci Vol 14 Page 56
Lopez C Valade AG Combourieu B Mielgo I Bouchon B Lema JM (2004)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 42 -
Mechanism of enzymatic degradation of the azo dye orange ii determined by exist 1h
nuclear magnetic resonance and electrospray ionization-ion trap mass spectrometry
Biochem Vol 335 Page 149
Mansour HB Boughzala O Dridi D Barillier D Chekir-Ghedira L Mosrati R (2010)
Les colorants textiles sources de Contamination de lrsquoeau Criblage de la toxiciteacute et des
meacutethodes de traitement Erudit Vol 24 ndeg 3 Page 238
Marciel R Santrsquoanna JGL Dezotti M (2004) Phenol removal from high salinity effluents
using Fentonrsquos reagent and photo-fenton reactions Chemosphere Vol57 Page 719
Martinez-Huitle CA Ferro S (2006) Electrochemical oxidation of organic polluants for the
wastewater treatment direct and indirect processes Chem Soc Rev Vol 35 Page
1340
Meink F Stoof H Kohrschuter H (1997) Les eaux reacutesiduaires individuelles Masson 2egraveme
eacutedition
Nadjette (2009) Deacutegradation photo catalytique de polluants organiques (Meacutethyle orange
pentachlorophenol et acide benzoiumlque) en preacutesence du dioxyde de titane nanocristallin
eacutelaboreacute par la meacutethode sol-gel (Thegravese doctorat) Badji Mokhtar-Annaba University
Page101
Naima S (2008) Traitement des effluents des huileries drsquoolive par oxydation au H2O2 (Thegravese
doctorat) Universiteacute MrsquoHamed Bougara-Boumerdes Laboratoire de Recherche
Technologie Alimentaire (LRTA) Page 154
Neyens E Baeyens J Weemaes M De Heyder B (2003) Pilot-scale peroxidation (H2O2)
of sewage sludge J Hazard MatB Page 106
Oturan M Aaron J Oturan N Pinson J (1999) Degradation of chlorophenoxyacid
herbicide in aqueous media using a nevol electrochemical method Pestic Sci Vol55
Page 562
Ounissa K (1996) Biodeacutegradabiliteacute adsorption et eacutechange ionique de quelques colorants
cationiques preacutesents dans les effluents liquides de la teinturerie de lrsquouniteacute Couvertex
drsquoAinDjasser (Thegravese doctorat) University Mentouri Constantine Page 103
Pagga U Brown D (1986) The degradation of dyestuffs part II Behaviour of dyestuffs in
aerobic biodegradation tests Chemosphere 15 4 Page 491
Parsons S (2004) Advanced oxidation processes for water and wastewater treatment Iwa
Alliance House Londres Page 356
Raghavacharya C (1997) Color removal from industrial effluents - A comparative review of
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 43 -
available technologies Chem Eng World Vol 32 Page 54
Redha MD (2011) Traitement de colorants azoiumlque et anthroquinoniques par procegravedes
drsquooxydation avanceacutees (POA) (Thegravese doctorat) Universiteacute de Sciences et Tchnologies de
Lille 1 Universiteacute Abdelhamid IBN Badis de Mostaganem Page 202
Spadaro JT Isabelle L Renganathan V (1994) Hydroxyl radical mediated degradation of
azo dyes Evidence for benzene generation Envir Sci Techn Vol 26 Page 1389
Suty H De Traversay C Coste M (2003) Application of advanced oxidation processes
Present and future Page 8
Tang W Huang CP (1996) 2 4-dichlorophenol oxidation kinetics by Fentonrsquos reagent
Environ Scie Techn Vol17 Page 1378
Tang WZ Tassos S (1997) Oxidation kinetics and mechanisms of trihalomethanes by
Fentonrsquos reagent Wat Res Vol 31 Ndeg 5 Page 1125
Taylor J Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New - York Mc Graw-
Hill Vol 9 Page 9
Tsai W Hsu H Su TY Lin KY Minglin C Dai T (2007) The adsorption of cationic
dye from aqueous solution onto acid-activated andesite J Hazard Matter Vol147
Page 1062
Van der Bruggen B Lejon l Vandecasteele C (2003) Reuse treatment and discharge of the
concentration of pressure-driven membrane processes Environ Scie Techn Vol 37 ndeg
37 Page 3738
Vendevivere PC Bianchi R Verstraete W Y (1998) Treatment and creuse from the textile
wet-processing industry Review of emerging technologies J Chem Techn Biotechn
Vol72 Page 302
Watts RJ Jones AP Chen P-H Kenny A (1997) Mineral-catalyzed Fenton-like
oxidation of sorbed chlorobenzenes Water Environment Research 69 Page 275
Wu CH Chang CL (2006) Decolorization of reactive red 2 by advanced processes
comparative studies of homogeneous and heterogeneous systems J Hazard Matter
Page 272
Yameogo DDS (2013) Deacutegradation de lrsquoamarante par procegravede photo-Fenton homogegravene et
heacuteteacuterogegravene avec charbon actif(CA) (Rapport de stage) Page 30 2IE
Yoshida M Lee BD Hosomi M (2000) Decomposition of aqueous tetrachloroethylene by
Fenton oxidation treatment Water Sci Technol Vol 42 Page 208
Zaviska F Drogui P Mercier G Blais J-F (2009) Proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee dans le
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 44 -
traitement des eaux et des effluents industriels Application agrave la deacutegradation des
polluants reacutefractaires Erudit Vol 22 ndeg 4 Page 564
Zawlotzki Guivarch E (2004) Traitement des polluants organiques en milieux aqueux par
procegravede eacutelectrochimique drsquooxydation avanceacutee ldquoElectro-Fentonrdquo Application a la
mineacuteralisation des colorants syntheacutetiques (Thegravese doctorat) Universiteacute de Marne-La
valleacutee Page 205
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Pour reacutepondre agrave cette faille de nouveaux proceacutedeacutes ont eacuteteacute deacuteveloppeacutes dont les proceacutedeacutes
drsquooxydation avanceacute (POA) qui sont des proceacutedeacutes de traitement oxydatif subdiviseacutes en quatre
groupes(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon
puisse utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et son
potentiel normal drsquooxydoreacuteduction est de 28VENH (Parsons 2004)
Le proceacutedeacute fenton un des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee est une technologie eacuteprouveacutee et
efficace pour la destruction drsquoun grand nombre de polluant organique Cette technique
consiste agrave initier des reacuteactions de deacutecomposition du peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) par des
sels meacutetalliques en vue de geacuteneacuterer des espegraveces radicalaires (OHbull HO2
bull etc) tregraves reacuteactives
Son inconveacutenient majeur est qursquoil neacutecessite une grande quantiteacute de produits chimiques en
phase homogegravene tels que le fer (Fe2+
) qui geacutenegravere un cout suppleacutementaire et conduit agrave la
geacuteneacuteration de grandes quantiteacutes de boues ou agrave la formation de deacuteriveacutes pour le traitement
Lrsquoobjectif de cet meacutemoire est drsquoeacutetudier la deacutegradation du bleu de meacutethylegravene modegravele de
colorant syntheacutetique textile par le proceacutedeacute fenton en remplaccedilant le fer industriel (Fe3+
Fe2+
)
par le fer extrait de la lateacuterite locale en vue de reacuteduire le cout des traitements des effluents
textiles Si cette expeacuterience au laboratoire donne des reacutesultats satisfaisants elle pourrait ecirctre
extrapoleacutee agrave grande eacutechelle et ecirctre une des solutions pour le traitement de rejets textiles par
des mateacuteriaux locaux en Afrique puisque la lateacuterite recouvre environ 33 de continent
africain et est tregraves abondante au Burkina-Faso
Apregraves une introduction geacuteneacuterale ce meacutemoire sera structureacute en trois (03) chapitres
Le premier chapitre sera consacreacute agrave une eacutetude bibliographique sur les colorants les
meacutethodes de traitements des effluents textiles et la lateacuterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Le second chapitre abordera la partie mateacuterielles et meacutethodes Nous deacutecrirons les
protocoles expeacuterimentaux le mateacuteriel et les reacuteactifs employeacutes ainsi que les meacutethodes
expeacuterimentales utiliseacutees
Le troisiegraveme chapitre est consacreacute aux reacutesultats obtenus accompagneacutes drsquoune
discussion afin de comparer nos reacutesultats aux autres eacutetudes faites sur la deacutegradation du
bleu de meacutethylegravene (BM) par drsquoautres mateacuteriaux
Une conclusion geacuteneacuterale ainsi que quelques perspectives seront preacutesenteacutees en fin du
document
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE I REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
I- LES COLORANTS (Caracteacuteristiques classification et toxiciteacute)
1- Historique des colorants
Depuis le deacutebut de lrsquohumaniteacute les colorants appliqueacutes dans pratiquement toutes les activiteacutes
humaines (peinture teinture du papier de la peau et des vecirctements) eacutetaient drsquoorigines naturelles
et veacutegeacutetales Ces colorants sont tous des composeacutes aromatiques qui proviennent essentiellement
des plantes tel que lrsquoalizarine et lrsquoindigo Lrsquoindustrie des colorants syntheacutetiques est neacutee en 1856
quand le chimiste anglais W H Perkin dans une tentative de synthegravese de la quinine artificielle
pour soigner la malaria a obtenu la premiegravere matiegravere colorante syntheacutetique qursquoil appela
mauve (aniline colorant basique) Apregraves la deacutecouverte de la mauve de nouveaux colorants
ont commenceacute agrave paraitre sur le marcheacute (Jaussaud 1993)
Au deacutebut du 20egraveme
siegravecle les colorants syntheacutetiques ont presque complegravetement supplanteacutes les
colorants naturels Selon Mansour et al (2010) la production mondiale des colorants est
estimeacutee agrave plus de 800000 tonnesan
2- Deacutefinition des colorants
Un colorant est une substance coloreacutee qui interagit avec le milieu dans lequel elle est introduite
et le colore en srsquoy dissolvant etou dispersant lui confeacuterant la proprieacuteteacute de teindre Cette
proprieacuteteacute reacutesulte drsquoune affiniteacute particuliegravere entre le colorant et la fibre Selon le type
drsquoapplication et drsquoutilisation les colorants syntheacutetiques doivent reacutepondre agrave un certain nombre
de critegraveres afin de prolonger la dureacutee de vie des produits coloreacutes sur lesquels ils sont appliqueacutes
Ces critegraveres sont la reacutesistance agrave lrsquoabrasion la stabiliteacute photolytique des couleurs la reacutesistance
agrave lrsquooxydation chimique (notamment les deacutetergents) et aux attaques microbiennes(Pagga and
Brown 1986) et (Zawlotzki Guivarch 2004)
3- Classification des colorants syntheacutetiques
Les matiegraveres colorantes se caracteacuterisent par leur capaciteacute agrave absorber les rayonnements lumineux
dans le spectre visible (de 380 agrave 750 nm) La transformation de la lumiegravere blanche en lumiegravere
coloreacutee par reacuteflexion sur un corps ou par transmission ou diffusion reacutesulte de labsorption
seacutelective deacutenergie par certains groupes datomes appeleacutes chromophores la moleacutecule colorante
eacutetant le chromogegravene Dautres groupes datomes du chromogegravene peuvent intensifier ou changer
la couleur due au chromophore ce sont les groupes auxochromes (Barka 2008)
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4- Les colorants aziniques (thiazines)
Les colorants thiazines sont analogues aux colorants oxazines sauf que lrsquoatome de soufre
remplace lrsquoatome drsquooxygegravene dans lrsquoanneau heacuteteacuterocyclique Ces colorants ont un noyau
phenazonium comme chromophore avec des groupes amineacutes en para par rapport au soufre
comme auxochrome Ils ont un intervalle de couleur du vert au bleu et ils sont stables agrave la
lumiegravere Ils sont utiliseacutes dans le domaine du textile meacutedecine pharmacie et biologie
Seulement cinq colorants thiazines sont connus et toujours fabriqueacutes azure A azure B azure C
thionine et bleu de meacutethylegravene
Le colorant thiazine le plus important est le bleu de meacutethylegravene deacutecouvert par Caro en 1876
Colorants doxazines Colorants thiazines
Oxazines
Thiazine
5- Toxiciteacute des colorants
La prise de conscience quant agrave la dangerositeacute de certains colorants a commenceacute vers 1890 ougrave
lrsquoon surveillait essentiellement les teneurs en cuivre en arsenic et en plomb dans les colorants
syntheacutetiques ou mineacuteraux Cependant bien que des toxicologues aient auparavant mis en
eacutevidence chez les animaux le risque de cancer lieacute agrave lrsquoingestion de certains colorants azoiumlques
rouges ce nrsquoest qursquoapregraves la deuxiegraveme (2egraveme
) guerre mondiale que des seacuterieux tests biologiques
ont abouti agrave la remise en cause de la plupart des colorants utiliseacutes Une reacuteglementation plus
exigeante a eacuteteacute instaureacutee en 1960 concernant le test de toxicologique des colorants mis sur le
marcheacute Pour le cas du Burkina-Faso il yrsquoa un deacutecret ndeg2001-185 (article 12) portant
interdiction de rejet dans lrsquoenvironnement de certaines substances canceacuterigegravenes dans
lrsquoenvironnement
6- Proprieacuteteacutes physico-chimiques du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene colorant azinique (thiazine) de la famille basique ou cationique aussi
appeleacute chlorure de bis-(dimethylamino)- 37 phenazathionium est soluble dans lrsquoeau (50 g L-1
) et
moins soluble dans lrsquoalcool (10 g L-1
) Sa formule chimique est C16H18ClN3S une masse molaire
de 319852 g mol-1
se preacutesente sous forme drsquoune poudre cristalline drsquoun bleu fonceacute est un deacuteriveacute
azoteacute (Fig1)
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Figure 1 Bleu de meacutethylegravene et sa structure chimique
Il est couramment utiliseacute comme modegravele de contaminant organique en raison de sa structure
moleacuteculaire stable Dans la reacuteaction de reacuteduction le BM se transforme en leuco meacutethylegravene
incolore due agrave la perte du doublet libre de lrsquoazote et introduction drsquoun atome drsquohydrogegravene
Le BM sous sa forme incolore est
(Eq 1)
bleu de meacutethylegravene chlorure de meacutethylthioninium
S
N
N NCl-
hydroxyde de meacutethylthioninium
S
N
N N HO
Figure 2 Forme incolore du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene est le colorant le plus couramment utiliseacute dans la teinture du coton du bois
et de la soie Il peut provoquer des brucirclures oculaires responsables de blessures permanentes aux
yeux de lrsquohomme et des animaux Son inhalation peut donner lieu agrave des difficulteacutes respiratoires
entrainer des cas drsquoaneacutemie apregraves une absorption prolongeacutee et son ingestion par la bouche produit
une sensation de brucirclure provoque des nauseacutees des vomissements transpiration et sueurs
froides abondantes (Ghosh and Bhattacharyya 2002) Il est aussi est toxique pour les algues et
les petits crustaceacutes agrave partir des concentrations de 01 mg L-1
et 2 mg L-1
respectivement (Ounissa
1996 Meink et al 1997)
Le traitement des rejets industriels contenant ce type de colorant srsquoavegravere drsquoun grand inteacuterecirct
II- TRAITEMENT DES REJETS TEXTILES
1- Geacuteneacuteraliteacutes sur les meacutethodes de traitements
Le traitement des rejets textiles compte tenu de leur heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute de composition conduira
toujours agrave la conception drsquoune chaine de traitement assurant lrsquoeacutelimination des diffeacuterents
polluants par des eacutetapes successives La premiegravere eacutetape consiste agrave eacuteliminer la pollution par
lrsquointermeacutediaire de preacutetraitement (deacutegrillage dessablage deacuteshuilage etc) etou de traitement
physique ou physico-chimique assurant une seacuteparation solide-liquide Drsquoapregraves Barclay and
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Buckley (2000) les techniques de deacutepollution intervenant le plus courant en deuxiegraveme eacutetape
dans les industries se divisent en trois cateacutegories
1- Biologique
Traitement aeacuterobie
Traitement anaeacuterobie
2- Physique
Meacutethode de preacutecipitation (coagulation floculation seacutedimentation)
Adsorption (sur charbon actif)
Osmose inverse filtration sur membrane
3- Chimique
Oxydation (oxygegravene ozone oxydants tels que le H2O2 NaOCl)
Reacuteduction (Na2S2O2)
Meacutethode de complexomeacutetrique
Reacutesine eacutechangeuse drsquoions
A- Meacutethodes biologiques
Lrsquoavanceacutee technologique a permis la conception des systegravemes de traitement biologique
perfectionneacutes en se basant sur lrsquoautoeacutepuration naturelle des eaux Ces proceacutedeacutes biologiques se
font selon deux modes traitements en aeacuterobie (en preacutesence de lrsquooxygegravene) et traitement en
anaeacuterobie (les microorganismes deacutegradent la matiegravere organique en absence de lrsquooxygegravene)
Les proceacutedeacutes drsquoeacutepuration par voie biologique sont baseacutes sur la transformation microbienne des
colorants La plupart des colorants azoiumlques sont tregraves stables et non biodeacutegradables Beaucoup
drsquoeacutetudes ont deacutemontreacute la biodeacutegradation partielle ou complegravete de certains colorants par voie
biologiques (Adnosinda et al 2003) et (Lopez et al 2004) Mecircme si ces techniques sont
adapteacutees agrave un nombre de polluants organiques elles ne sont pas toujours applicables sur les
effluents textiles industriels en raison de fortes concentrations de polluants de leur toxiciteacute qui
entrainent la destruction des microorganismes ou des boues biologiques agrave traiter
B- Meacutethodes physiques
Lorsque les eaux useacutees ne se precirctent pas agrave une deacutepollution par voie biologique (effluent peu ou
pas biodeacutegradable tempeacuterature trop faible valeurs extrecircmes de pH preacutesence de toxiques)
des proceacutedeacutes physico-chimiques classiques permettent de compenser soit en se substituant
totalement agrave lrsquoeacutepuration par voie biologique soit en traitement compleacutementaire On peut citer
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par exemple la coagulation-floculation suivie drsquoune deacutecantation (clarification) lrsquoadsorption sur
charbon actif lrsquoeacutechange drsquoions ou la filtration membranaire
B1- Coagulation-floculation
Sous le terme de coagulationndashfloculation on entend tous les processus physico-chimiques par
lesquels des particules colloiumldales ou des solides en fine suspension sont transformeacutes par des
floculants chimiques en espegraveces plus visibles et seacuteparables (les flocs) Les flocs formeacutes sont
ensuite seacutepareacutes par deacutecantation et filtration puis eacutevacueacutes Les coagulants inorganiques tels que
lrsquoalun (Al2(SO4)314H2O) donnent les reacutesultats plus que satisfaisants pour la deacutecoloration des
effluents textiles contenant des colorants disperseacutes de cuve et soufreacutes mais sont totalement
inefficaces pour les colorants azoiumlques acides et basiques (Barclay and Buckley 2000) et
(Vendevivere et al 1998) Par ailleurs la coagulationndashfloculation ne peut ecirctre utiliseacutee pour les
colorants fortement solubles dans lrsquoeau comme le cas du BM
Le principal deacutesavantage de cette technique est qursquoelle geacutenegravere une importante quantiteacute de boue
entrainant des investissements suppleacutementaires
B2- Filtration membranaire
Dans ce proceacutedeacute les polluants sont retenus par une membrane semi permeacuteable dont le diamegravetre
des pores est infeacuterieur agrave celui des moleacutecules agrave eacuteliminer Cette technique est largement utiliseacutee
dans le domaine de lrsquoeau potable et le dessalement La filtration sur membrane sous lrsquoeffet
drsquoune pression hydraulique se deacutecline en microfiltration lrsquoultrafiltration la nano filtration et
lrsquoosmose inverse Parmi les quatre types de proceacutedeacutes la nano filtration et lrsquoosmose inverse sont
les plus adapteacutes agrave la reacuteduction partielle de la couleur et des petites moleacutecules organiques
(Taylor and Jacobs 1996) (Calobro et al 1990) En effet la nano filtration srsquoapplique surtout
au traitement des bains de teinture de colorants reacuteactifs en agissant comme un filtre moleacuteculaire
tandis que la microfiltration retient les mateacuteriaux colloiumldaux tels que les colorants disperseacutes ou
de cuve gracircce agrave une laquomembrane eacutecranraquo (Van der Bruggen et al 2003) Lrsquoultrafiltration ne
srsquoapplique qursquoagrave la reacuteduction de DCO et des solides en suspension (Anselme and Jacobs 1996)
et nrsquoest reacuteellement efficace qursquoen combinaison avec la coagulationfloculation
B3- Adsorption sur charbon actif et autres mateacuteriaux
Le polluant est transfeacutereacute de la phase liquide vers la phase solide lors de lrsquoadsorption Le
charbon actif eacutetant consideacutereacute comme lrsquoadsorbant le plus efficace pour la reacuteduction de la
couleur est limiteacute pour lrsquoeacutelimination de certains colorants Seuls les cationiques colorant agrave
mordant disperseacutes ou dits de cuve sont eacutelimineacutes par cette technique (Raghavacharya 1997)
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C- Meacutethodes chimique
Les techniques drsquooxydation chimiques sont geacuteneacuteralement appliqueacutees quand les proceacutedeacutes
biologiques sont inefficaces Elles peuvent ecirctre ainsi utiliseacutees pour les proceacutedeacutes biologiques en
eacutetapes de preacutetraitement afin de diminuer la charge polluante Lrsquooxydation chimique est
eacutegalement appliqueacutee pour le traitement des organiques dangereux preacutesents en faibles
concentrations et des effluents chargeacutes de constituants reacutesistants aux meacutethodes de
biodeacutegradation Le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) le Cl2 et O3 sont les reacuteactifs les plus souvent
utiliseacutes pour ce type de traitement Le H2O2 est un oxydant moyennement fort et son application
pour le traitement des polluants organiques et inorganiques est bien eacutetablie (Neyens et al
2003) Mais lrsquooxydation par H2O2 nrsquoest pas suffisamment efficace pour de fortes concentrations
en colorant Hamada et al (1998) ont proposeacute de traiter les colorants azoiumlques par hypochlorure
de sodium Cependant si la moleacutecule initiale est deacutetruite les halogegravenes sont susceptibles de
former des trihalomeacutethanes comme sous-produits de deacutegradation lesquels sont canceacuterigegravenes
pour lrsquoHomme
Drsquoougrave la neacutecessiteacute drsquoutiliser des produits drsquooxydation encore plus performant comme les
proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutes (POA)
2- Procegravedes classiques de traitement des effluents textiles Proceacutedeacutes drsquoOxydation
Avanceacutee (POA)
Lrsquoindustrialisation intensive qui a vu le jour au cours du dernier siegravecle a causeacute lrsquoapparition dans
lrsquoenvironnement de polluants eacutemergents reacutefractaires qui sont reconnus canceacuterigegravenes et
mutagegravenes Dans lrsquooptique de limiter la pollution de lrsquoenvironnement des strateacutegies de
traitement efficaces et eacutecologiques ont eacuteteacute deacuteveloppeacutees Parmi ces strateacutegies se trouve
lrsquoapplication des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee (POA) Figure 3
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA)
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Il srsquoagit de proceacutedeacutes de traitement oxydatif qui peuvent ecirctre subdiviseacutes en quatre groupes
(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse
utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et reacutepondent aux
critegraveres suivant (Suty et al 2003)
Ne pas induire de pollution secondaire
Non toxique
Non corrosif pour les eacutequipements
Etre le plus rentable possible
Etre relativement le plus simple agrave manipuler
Les OHbull sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse utiliser dans le domaine des
eaux et des effluents industriels avec une vitesse drsquooxydation (109
fois plus eacuteleveacutee) agrave celle de
lrsquoozone et son potentiel drsquooxydation est de 28 VENH (Parsons 2004) Tableau 1
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique
Oxydant Pouvoir oxydant Edeg (VENH)
OHbull 280
Oo 242
O3 207
H2O2 (milieu acide) 178
Cl2 136
O2 123
Plusieurs secteurs ont utiliseacutes ces proceacutedeacutes pour traiter leurs eaux par exemple Parsons (2004)
lrsquoa utiliseacute pour le traitement des eaux de surface et souterraines Martinez-Huitle and Ferro
(2006) lrsquoont utiliseacute pour le traitement des eaux industrielles Hayet (2011) lrsquoa testeacute dans
lrsquoeacutelimination du 4- chloropheacutenol Hsing et al (2007) et Wu and Chang (2006) ont lrsquoutiliseacute pour
deacutecolorer les eaux des industries textiles Bouafia (2010) a utiliseacute le proceacutedeacute drsquooxydation
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avanceacutee baseacutee sur le reacuteactif de fenton pour deacutegrader les colorants textiles Derradji (2012) a
coupleacute le POA avec un traitement biologique pour le traitement des eaux useacutees industrielles
3- Reacuteactif de Fenton (H2O2Fe2+
)
Fenton avait deacutecrivit agrave la fin du XIX egraveme
siegravecle que le fer ferreux (Fe2+
) favorisait fortement
lrsquooxydation de lrsquoacide maleacuteique par le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) en milieu acide (Fenton
1894) Des travaux ulteacuterieurs ont montreacute que la combinaison de H2O2 et de Fe2+
nommeacute
laquo Reacuteactif de Fenton raquo eacutetant un oxydant efficace pour une grande varieacuteteacute de substrats
organiques notamment les pheacutenols les pesticides les aromatiques polycycliques et des
colorants en particulier les azoiumlques (Spadaro et al 1994 Benitez et al 2001 De Heredia et
al 2001) Quarante (40) ans plus tard Haber and Weiss (1934) identifiaient le radical
Hydroxyl comme eacutetant lrsquoespegravece oxydante de la reacuteaction preacutesenteacutee ci-dessous et communeacutement
appeleacutee reacuteaction de Fenton
(Eq2)
Le fer ferrique geacuteneacutereacute peut ensuite reacuteagir avec le peroxyde drsquohydrogegravene pour redonner le fer
ferreux
(Eq3)
La vitesse de deacutecomposition de H2O2 par le Fer II augmente lorsque le pH augmente (le 5) car
dans cette gamme de pH la forme preacutedominante Fe(OH) 2+
est beaucoup plus reacuteactive que lrsquoion
Fe2+
(Kuo 1992)
Lrsquoeacutetude de la deacutepollution des effluents textiles coloreacutes par le proceacutedeacute Fenton (systegraveme H2O2
Fe2+
) a eacuteteacute reacuteveacuteleacutee tregraves efficace et plusieurs eacutetudes ont montreacute que le taux de mineacuteralisation des
colorants syntheacutetiques augmente avec lrsquoaugmentation des doses des reacuteactifs et du temps de
reacuteaction Le rapport des reacuteactifs R =
et le rapport
joue aussi un rocircle important
dans la vitesse de deacutegradation de colorants de deacutepart et sur le taux de mineacuteralisation (Kuo
1992)
Le proceacutedeacute Fenton possegravede trois (03) caracteacuteristiques attractives pour le traitement des
composeacutes organiques (Redha 2011)
Les radicaux hydroxyles OHbull produits reacuteagissent tregraves rapidement (10
9 fois plus reacuteactif
que le O3)
Les reacuteactifs sont simples agrave manipuler et sans danger pour lrsquoenvironnement
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Les produits finaux de deacutegradation (H2O CO2 ions mineacuteraux et hydroxydes ferriques)
nrsquointroduisent pas une pollution suppleacutementaire
Le proceacutedeacute de Fenton est composeacute geacuteneacuteralement de quatre eacutetapes principales ajustement du
pH oxydation neutralisation et coagulationpreacutecipitation Pour lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute la
reacuteaction de fenton ne peut se produire qursquoagrave un pH voisin ou eacutegal agrave 3 ce qui reacutesulte un ajout des
solutions acides Au-delagrave des valeurs de pH comprises entre 3 et 4 le fer (Fe2+
ou Fe3+
) est
susceptible de preacutecipiter et former des hydroxydes de fer induisant ainsi une faible activiteacute
catalytique Le milieu doit ecirctre approvisionneacute drsquoune maniegravere continue Ce qui peut alourdir les
couts de traitement
Le proceacutedeacute Fenton est consideacutereacute aujourdrsquohui comme le proceacutedeacute dont sa mise en œuvre est facile
et plus utiliseacute dans le monde pour le traitement drsquoeffluents industriels textiles mais le proceacutedeacute
est limiteacute par le manque de geacuteneacuteration du catalyseur qui neacutecessite geacuteneacuteralement un apport
constat en reacuteactif et qui contraint de ce fait agrave lrsquoapprovisionner en continu le milieu en peroxyde
drsquohydrogegravene (H2O2) tregraves couteux
III- LA LATERITE
Le Burkina-Faso est un pays de lrsquoAfrique occidentale avec une superficie de 274 000 kmsup2 et le
recouvrement lateacuteritique est un caractegravere dominant des paysages peacuteneacuteplaines ou tabulaires qui
caracteacuterisent sa plus grande partie Les lateacuterites se preacutesentent sous forme de plateaux eacutetendus
buttes teacutemoins cuirasses indureacutes etc Lrsquoeacutepaisseur de ces lateacuterites varie selon la nature des
formations sur lesquelles elles se reposent
La lateacuterite (du latin later brique) est une roche rouge ou brun qui se forme par alteacuteration des
roches sous les climats tropicaux Elle est constitueacutee du fer (Limonite ferrihydrite geothite
heacutematite) drsquoaluminium (Gibbsite cliachite boehmite) de titane de manganegravese et de
silicium On la trouve surtout en domaine intertropical et recouvre 33 des continents
Pour lrsquoeacutetude de la deacutegradation du colorant BM nous avons utiliseacute deux types de lateacuterite
provenant lrsquoune de la reacutegion de Koubri dans le Centre et contenant 314 de fer et lrsquoautre dans
la reacutegion Sud-Ouest du Burkina-Faso contenant 447 pour le traitement (Figure 4) Ces
lateacuterites ont eacuteteacute caracteacuteriseacutees au Laboratoire CRISMAT (Centre National de Recherche et de
Technologie Mateacuteriaux ENSI Caen) en France
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Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI)
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CHAPITRE II MATERIELS ET METHODE
Lrsquoutilisation des substances organiques dans lrsquoindustrie sans traitement est la deacutegradation de la
qualiteacute des eaux qui se reacutepercute sur la santeacute de lrsquoecirctre humain Dans ce chapitre nous allons voir
les produits et mateacuteriels ainsi que la meacutethodologie expeacuterimentale utiliseacutes pour la deacutegradation du
colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute Fenton en phase homogegravene en utilisant le fer
industriel puis le fer extrait de la lateacuterite
Nous preacutesentons en premier lieu la technique du dosage du BM et les reacuteactifs utiliseacutes pour la
deacutegradation de notre colorant Nous eacutevoquons les techniques de caracteacuterisation de la lateacuterite par
diffraction des rayons X et analyse quantitative
I- PRODUITS ET MATERIELS
1 Les produits utiliseacutes (Fer industriel H2O2 BM acide lateacuterite)
Pour lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite nous avons utiliseacute
certains reacuteactifs qui sont illustreacutes dans le tableau 2
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes
Produits Fournisseur Qualiteacute
Bleu de meacutethylegravene Fluka 96
Peroxyde drsquohydrogegravene
(H2O2)
Preacutepareacute par
Laboratoires Gilbert (CA 655-
301-3)
9
Acide sulfurique (H2SO4) Sigma-Aldrich (CA 7664-93-9) 95-97
Sulfate ferreux (FeSO4
7H2O
Fluka Chemika (CA44990) 98
Hydroxyde de Sodium
NaOH
Sigma Aldrich 32
Eau ultra-pure ou Milli-Q Polisseur drsquoeau du LEDES 0055 microScm ou 183
MΏ
2- Mateacuteriels utiliseacutes
Les mateacuteriels utiliseacutes pour les suivis cineacutetiques de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite sont la spectrophotomeacutetrie DR 5000 la lateacuterite et les trois types drsquoacides
lrsquoacide sulfurique lrsquoacide chlorhydrique lrsquoacide nitrique pour lrsquoextraction du fer de la lateacuterite
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Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM
Les eacutechantillons de lateacuterites utiliseacutees lors de ce travail ont eacuteteacute caracteacuteriseacutes au Laboratoire
CRISMAT (Centre National de Recherche Technologique Mateacuteriaux ENSI Caen) en France Ils
proviennent de deux reacutegions du Burkina-Faso (Dano et Koubri) contiennent respectivement 44
7 et 314 de fer et ont eacuteteacute obtenus par les analyses en diffraction des rayons X (DRX) et en
microscopie eacutelectronique agrave balayage (MEB)
Le principe de lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS
Lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS est une analyse quantitative en des points ou zones speacutecifiques dun
eacutechantillon en utilisant la spectromeacutetrie agrave seacutelection deacutenergie (EDS)
Son principe est que par lintermeacutediaire dun canon agrave eacutelectrons un faisceau deacutelectrons est envoyeacute
sur leacutechantillon En contact avec la matiegravere ces eacutelectrons interagissent de diffeacuterentes faccedilons
Le MEB-EDS du laboratoire va permettre dexploiter trois informations distinctes dont deux qui
vont ecirctre traduites en images
-Une image en eacutelectrons secondaires (SE) qui naicirct dune interaction entre les eacutelectrons du
faisceau et les eacutelectrons des couches eacutelectroniques de latome et qui nous donnera une
information topographique de leacutechantillon
- Une image en eacutelectrons reacutetrodiffuseacutes (BSE) qui reacutesulte de linteraction entre les eacutelectrons du
faisceau le noyau et le nuage eacutelectronique de latome et qui permettra de creacuteer une image par
contraste chimique
- Une troisiegraveme information que lon obtient est une analyse eacuteleacutementaire le microscope
eacutelectronique agrave balayage eacutetant coupleacute agrave un deacutetecteur de rayons X agrave dispersion deacutenergie
Le principe de lrsquoanalyse par Diffraction Rayon X (DRX)
La diffraction des rayons X est une technique danalyse fondeacutee comme son nom lrsquoindique sur la
diffraction des rayons X sur la matiegravere La diffraction des rayons X est un pheacutenomegravene
dinterfeacuterence constructive qui se produit quand un faisceau de rayons X (onde
eacutelectromagneacutetique) peacutenegravetre dans un cristal (empilement peacuteriodique datomes) Il peut donc
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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apparaitre quand on place un monocristal un poly-cristal ou une poudre devant une source de
rayons X Lemplacement des faisceaux diffracteacutes nous informe sur la peacuteriodiciteacute du (des) cristal
tandis que lintensiteacute de ces faisceaux nous informe sur la nature et la position des atomes
contenus dans le cristal La position des intensiteacutes diffracteacutees nous renseignera sur la taille de la
maille tandis que lintensiteacute nous permettra de calculer la position des atomes dans la maille
ainsi que leur nature Les proprieacuteteacutes chimiques ou physiques dun mateacuteriau deacutependent de la
position et la nature des atomes du cristal
Les caracteacuteristiques du diffractomegravetre des eacutechantillons de la poudre de lateacuterite analyseacutee sur un
diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 eacutequipeacute drsquoun monochromateur avant et drsquoun deacutetecteur Lynx-
Eye sont rassembleacutees dans le tableau et figures ci-dessous
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Position initiale [deg2Th] 10 0050
Position finale [deg2Th] 99 9910
Taille [deg2Th] 00110
Temps drsquoeacutetape de balayage [s] 1170
Fente de divergence Fixed
Fente de divergence [mm] 2
Tempeacuterature de mesure [degC] 21
Mateacuteriel drsquoanode Cu
K Alpha 1 [Aring] 154060
Geacuteneacuterateur 40 mA 40 kV
Monochromateur de rayon incident Oui
Rotation Non
Ouverture de deacutetecteur [deg] 35
Deacutetecteur de discrimination LL [V] 017
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri
Les diffeacuterentes phases des eacutechantillons de lateacuterites par lrsquoanalyse en diffraction RX sont
reacutecapituleacutees sur ce tableau
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
Phase Koubri Dano
-massique -massique
Phase majoritaire Kaolinite 333 36
Quartz 326 161
Deuxiegraveme sous-ensemble de phase Goethite FeO(OH) 211 352
Heacutematite Fe2O3 73 63
Ferrite
(fer-alpha)
3 32
Phase anatase TiO2 27
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE
1- Preacuteparation de la solution du bleu de meacutethylegravene
La solution megravere du BM de concentration 1 g L-1
a eacuteteacute preacutepareacutee en mettant les cristaux dans un
litre drsquoeau distilleacutee Les solutions standard pour lrsquoeacutetablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage ont
eacuteteacute obtenues par des dilutions successives jusqursquoaux concentrations deacutesireacutees
Le suivi de lrsquoeacutevolution de la concentration du BM au cours du temps est fait par
spectrophotomeacutetrie UVVisible
2- Principe de la spectrophotomeacutetrie UVVisible
La spectrophotomeacutetrie est une technique analytique quantitative qui consiste agrave mesurer
lrsquoabsorbance ou la densiteacute optique drsquoune substance chimique donneacutee en solution La meacutethode
repose sur la loi de Beer-Lambert qui eacutenonce
Lorsqursquoune substance absorbe de la lumiegravere dans le domaine de lrsquoultra-violet et du
visible lrsquoeacutenergie absorbeacutee provoque des perturbations dans la structure eacutelectronique des
atomes ions ou moleacutecules Un ou plusieurs eacutelectrons utilisent cette eacutenergie pour sauter
drsquoun niveau de basse eacutenergie agrave un niveau de plus haute eacutenergie Ces transitions
eacutelectroniques se font dans le domaine de 350 agrave 800nm pour le visible et entre 200 agrave 350
nm pour lrsquoultra-violet
Un milieu homogegravene traverseacute par la lumiegravere absorbe une partie de celle-ci les
diffeacuterentes radiations constituant le faisceau incident sont diffeacuteremment absorbeacutees
suivant leur longueur drsquoonde et les radiations transmisses sont alors caracteacuteristiques du
milieu
Soit un rayon lumineux monochromatique de longueur drsquoonde λ traversant un milieu
homogegravene drsquoeacutepaisseur l Le taux de deacutecroissance de lrsquointensiteacute lumineuse en fonction de
lrsquoeacutepaisseur du milieu absorbant est donneacute par la loi de Lambert
A= log (
) (Eq4)
Avec
I0 intensiteacute initiale de la lumiegravere traverseacutee
I intensiteacute de la lumiegravere transmise
A absorbance
La spectrophotomeacutetrie UVVisible permet de suivre la deacutecoloration des solutions gracircce aux
absorbances qui eacutevoluent en fonction du temps de traitement Elle permet eacutegalement de suivre
lrsquoeacutevolution des ions gracircce agrave leurs diffeacuterents dosages
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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3- Caracteacuterisation par spectrophotomeacutetrie UVVisible des solutions du BM
a- Deacutetermination des longueurs drsquoondes drsquoabsorption maximale
Le spectre drsquoabsorbance du BM a eacuteteacute balayeacute entre 200 et 800 nm afin de suivre quantitativement
sa concentration Les pics de notre colorant sont obtenus agrave 661nm et 291nm (fig 8) Les
diffeacuterentes absorbances ont eacuteteacute deacutetermineacutees et une courbe deacutetalonnage a eacuteteacute traceacutee en utilisant
des solutions standard variant de 0 agrave 8 mg L-1
pour les deux longueurs drsquoondes
Figure 8 Spectre du Bleu de meacutethylegravene
b- Etablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage du BM
La concentration [Fx] des solutions eacutetalon varie de 1 agrave 8 mg L-1
Les volumes agrave preacutelever sont
calculeacutes en appliquant lrsquoeacutequation suivante
(Eq5)
Avec [Fx] - Concentration de lrsquoeacutetalon
Vx - Volume drsquoeacutetalon agrave preacuteparer
[M] - Concentration de la solution megravere
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene
Solution Zero 1 2 3 4 5
Concentration [mgL-1] 0 2 3 4 6 8
Volume neacutecessaire [mL] 0 02 03 04 06 08
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Pour tracer la courbe drsquoeacutetalonnage nous avons introduit les diffeacuterents volumes dans des fioles de
100 mL ensuite nous avons compleacuteteacute agrave lrsquoeau distilleacutee jusqursquoau trait de jauge On a mis la
spectrophotomeacutetrie en marche et proceacutedeacute agrave la lecture du blanc puis successivement des solutions
eacutetalons
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm)
Solution 0 1 2 3 4 5
Con (mg L-1
) 0 2 3 4 6 8
Absorbance (nm) pour λ = 661 0 085 13 18 23 3
Absorbance (nm) pour λ = 291 0 04 06 09 12 17
Figure 9 Courbe deacutetalonnage (λmax = 661 nm et λmax = 291 nm) variation de labsorbance en
fonction de la concentration du BM
4- Preacuteparation des solutions de fer
a- Solution de fer industriel
Le reacuteactif utiliseacute est le sulfate ferreux ou sulfate de fer (II) drsquoune poudre blanchacirctre agrave lrsquoeacutetat
anhydre dont la formule est FeSO4 7H2O Pour la preacuteparation du Fe2+
de concentration 3 g L-1
nous avons verseacute 3 g du sulfate ferreux anhydre dans une fiole de 1 L contenant 500 mL drsquoeau
milli-Q puis ajouter une (1) goutte drsquoacide sulfurique (H2SO4) concentreacute agrave 98 dans la fiole et
laisser agiter pendant 30 secondes Apregraves compleacuteter jusqursquoau trait de jauge et placer sous
agitation durant 1 h jusqursquoagrave lrsquoobtention drsquoune solution de couleur rouge brique
b- Solution de fer de la lateacuterite
Pour la deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite les solutions de la lateacuterite
ont eacuteteacute preacutepareacutees de la maniegravere suivante
Pour le lit de lateacuterite nous avons preacuteleveacute
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
Compleacuteter drsquoeau milli-Q (eau ultra pure) jusqursquoau trait de jauge
y = 03938x
Rsup2 = 09869
0
05
1
15
2
25
3
35
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
661nm
y = 02094x
Rsup2 = 09972
0
02
04
06
08
1
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
291 nm
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Ajuster par la suite le pH de la solution agrave 3 avec lrsquoacide sulfurique (concentreacute agrave
95-97)
Figure 8 Lit de lateacuterite
Pour la lateacuterite attaqueacute par de lrsquoacide concentreacute pour lrsquoextraction du Fer
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
30 m L drsquoacide (HClHNO3H2SO4)
Ajouter avec prudence 20 mL drsquoeau milli-Q pour avoir 50 mL de solution
Preacutelever le surnageant pour le traitement du bleu de meacutethylegravene
Figure 9 Attaque acide de la lateacuterite
5- Preacuteparation des meacutelanges colorant- reacuteactif de Fenton
Lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM srsquoest faite par trois diffeacuterentes eacutetapes
Une solution du BM est soumise agrave un traitement par proceacutedeacute Fenton en utilisant du H2O2
et le fer industriel (Fe2+
) ajustement du pH agrave 3 (Fig12)
Figure 10 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel
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Pour la deacutegradation du BM en utilisant la lateacuterite deux eacutetapes ont eacuteteacute imageacutes lrsquoune par
un lit de lateacuterite et lrsquoautre par la lateacuterite attaqueacutee par trois types drsquoacides (Fig13)
Figure 11 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite
6- Etude cineacutetique de la deacutecoloration du BM
Nous avons deacutetermineacute la cineacutetique de deacutecoloration agrave partir des valeurs des absorbances trouveacutees
agrave 661nm La deacutetermination de la constante de vitesse kapp permet de donner un ordre de
grandeur de la vitesse Expeacuterimentalement on peut montrer que la vitesse de reacuteaction bilan du
BM srsquoeacutecrit de la maniegravere suivante
Bleu de meacutethylegravene + OHbull rarr sous-produit du bleu de meacutethylegravene (Eq6)
Pour la cineacutetique drsquoordre 1
V = -
= kapp (Eq7) reacuteaction de pseudo ordre un laquo1 raquo
Avec
V vitesse de deacutegradation catalytique (mg L-1
h-1
)
kapp constante apparente de deacutegradation (min ou h-1
)
[BM] concentration du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
t temps de reacuteaction (h)
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
Ln (
) = kapp t (Eq8)
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Figure 12 Reacuteaction de pseudo ordre 1
Pour la cineacutetique drsquoordre 2
V = -
= kapp (Eq9) reacuteaction de pseudo ordre un laquo2 raquo
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
int
= - int
(Eq10)
(Eq11)
Figure 13 Reacuteaction de pseudo ordre 2
Pour le calcul des rendements ou taux drsquoabattement (τ) agrave lrsquoissu des eacutetudes cineacutetiques de
deacutegradation du BM nous avons utiliseacute cette formule ci-dessous
τ =
(Eq12)
Rsup2 = 09863
-070
-060
-050
-040
-030
-020
-010
000
0 2 4 6 8
ln (C
Co)
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 1
Rsup2 = 09499
0
0005
001
0015
002
0025
003
0 2 4 6 8
1C
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 2
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CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS
I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL
Tous les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave tempeacuterature ambiante (25degC) Les concentrations du bleu de
meacutethylegravene choisies pour lrsquoexpeacuterience sont 10 et 40 mg L-1
1- Effet de pH du milieu
Etant donneacute que le proceacutedeacute Fenton est baseacute sur lrsquoeffet catalytique du Fer et plus preacuteciseacutement
du Fe2+
il nous est paru neacutecessaire de commencer lrsquoeacutetude par la deacutetermination du pH
optimale pour le proceacutedeacute Lrsquoajustement du pH du milieu srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoune solution
drsquoacide sulfurique Ce choix est justifieacute par lrsquoexistence deacutejagrave au sein de la solution des ions
2-
suite agrave lrsquoaddition du Fe2+
sous la forme de FeSO4 7H2O
Les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes avec une concentration en BM de 20 mg L-1
un rapport R = 15
correspondant agrave des concentrations de 6 et 040 mg L-1
en H2O2 et Fe2+
respectivement et
pour des valeurs de pH variant entre 3 et 5 Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacute sur figure 16
Figure 14 Effet du pH
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t = 20
min)
pH Rendement ()
3 96
35 5245
4 6156
5 5509
000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 5 10 15 20
[BM
] m
gL
ˉˡ
temps de deacutegradation (mn)
pH = 3
pH = 35
pH = 4
pH = 5
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Drsquoapregraves le tableau preacutecegravedent nous observons que le pH favorable pour la deacutegradation du BM
par le proceacutedeacute Fenton est pH = 3 avec un taux de deacutegradation de 96 au bout de 20 min
De nombreux travaux sur les proceacutedeacutes Fenton ont montreacute que le pH 3 semble ecirctre la meilleure
valeur pour une deacutegradation optimale des polluants organique ((Tang and Huang 1996 Kuo
and Lo 1999) Pour la suite du travail nous adopterons deacutesormais cette valeur de pH
2- Effet de la concentration en BM
Nous avons traiteacute agrave un pH = 3 et agrave 25degC deux solutions du BM de concentration diffeacuterentes
(10 mg L-1
et 40 mg L-1
) en fixant les concentrations de Fe2+
agrave 134 mg L-1
et celle du H2O2 agrave
6 mg L-1
(figure 17)
Figure 15Effet de la concentration du BM
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM
[BM] mg L-1
Rendement () Temps de
deacutecoloration (min)
10 9738 8
40 9565 14
Nous avons constateacute que la concentration du BM de concentration 10 mg L-1
srsquoest deacutegradeacutee
rapidement et complegravetement avec un temps de deacutecoloration (td) de 8 min tandis que celle de
40 mg L-1
est plus lente avec un td de 14 min Donc plus la solution est concentreacutee plus le
temps de deacutegradation est important
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La cineacutetique de deacutecoloration du colorant BM de concentrations respectives de 10 et
40 mg L-1
obeacuteit agrave la loi cineacutetique de pseudo premier
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM
Solution kapp
BM = 10 mg L-1
028
BM = 40 mg L-1
010
La deacutetermination de la constante apparente de vitesse montre eacutegalement que cette derniegravere
varie en fonction de la concentration en BM En effet la valeur de kapp est deux fois plus
supeacuterieure pour une concentration en BM de 10 mg L-1
que pour celle de 40 mg L-1
3- Etude spectrophotomeacutetrique UVVisible du bleu de meacutethylegravene
Figure 16 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel
Une solution du bleu de meacutethylegravene de concentration 40 mg L-1
est soumise agrave un traitement par
proceacutedeacute Fenton en utilisant 6 mg L-1
de H2O2 et le fer industriel agrave une concentration de 134
mg L-1
Des preacutelegravevements ont eacuteteacute effectueacutes agrave des intervalles reacuteguliers de temps afin de suivre
lrsquoeacutevolution de la deacutegradation par Spectrophotomeacutetrie Lrsquoanalyse spectromeacutetrique des
eacutechantillons est effectueacutee par un balayage du spectre UV-Visible entre 200 et 800 nm (figure
18)
Nous remarquons que plus le temps de traitement est important plus le pic drsquoabsorbance dans
le visible agrave 661 diminue drsquointensiteacute pour srsquoannuler complegravetement agrave partir du 30 min Par
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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contre le pic dans le domaine UV agrave 291 il diminue certes drsquointensiteacute mais ne srsquoannule pas
mecircme apregraves 45 min de traitement
Ce reacutesultat nous permet de conclure que le proceacutedeacute Fenton permet une deacutegradation partielle
de la moleacutecule du BM au bout de notre temps de reacuteaction Drsquoapregraves Cao et al (1999) les pics
appartenant aux domaine drsquoUV entre 200 et 260 sont relatives au cycle benzegravene mono ou
poly substitueacute Ceci revient agrave dire que la deacutegradation du BM passe par deux eacutetapes
Deacutegradation du groupement fonctionnel de la moleacutecule du BM (λ = 661 nm) crsquoest agrave
dire que la rupture de lrsquoheacuteteacuterocycle central entraine la perte des conjugaisons des deux
lateacuteraux ce qui explique la deacutecoloration plus ou moins rapide de la solution
La deacutegradation des cycles benzegravene persistant en solution est beaucoup plus lente
puisque lrsquointensiteacute de ce pic (λ = 291 nm) diminue mais ne srsquoannule pas alors que la
solution est claire On peut dire eacutegalement que cette deacutegradation des cycles benzegravene
persistants est due au temps de reacuteaction trop court
4- Effet de la concentration du H2O2
a) En Absence de Fer
En utilisant deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
nous
avons varieacute les concentrations du H2O2 de 1 agrave 6 mg L-1
en absence du fer agrave un pH = 3 et agrave
tempeacuterature ambiante Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacutes sur la figure ci-dessous
Figure 19 Deacutegradation du BM par H2O2 seul
Quel que soit la concentration du BM 10 mg L-1
ou 40 mg L-1
lrsquoeffet du H2O2 sur la
deacutegradation du colorant est pratiquement nulle En effet apregraves un temps arbitraire de 20 min
de traitement on remarque un taux drsquoabattement de 17 pour la concentration en BM de 10
mg L-1
alors qursquoil est nul pour une concentration initiale de 40 mg L-1
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Il est donc clair que le pouvoir oxydant du H2O2 nrsquoest pas assez suffisant pour pouvoir
deacutegrader le BM En effet le H2O2 agrave un pouvoir oxydant de Edeg = 176 VENH par contre
celui drsquoOHbull est de 28 VENH
La mecircme conclusion a eacuteteacute observeacute par Naima (2008) sur lrsquoutilisation du H2O2 seul dans le
traitement des huiles drsquoolive (margines) Le reacutesultat a donneacute que le H2O2 seul pour des valeurs
de concentrations 3 et 20 g L-1
ne peut eacuteliminer totalement la margine de lrsquoeffluents drsquohuilerie
drsquoolive de concentration initiale de 1 g L-1
la moyenne de taux drsquoabattement obtenue ne
deacutepasse pas la valeur de 32 Yameogo (2013) a remarqueacute eacutegalement que lrsquoutilisation du
H2O2 seul nrsquoa eu aucune influence sur la deacutegradation de lrsquoamarante par proceacutedeacute photo-fenton
et heacuteteacuterogegravene avec charbon actif la concentration nrsquoa pas varieacute tout au long du traitement
b) En preacutesence du Fer
Lrsquoefficaciteacute du traitement est donc tributaire de lrsquoexistence de deux entiteacutes H2O2 et Fe2+
En
effet Bach et al (2010) ont utiliseacute le Fe2+
pour traiter lrsquoeau industrielle ils ont trouveacute que le
fer a permis de mineacuteraliser 95 drsquoeacutethylegravene-glycol et 85 de pheacutenol dans une eau industrielle
par proceacutedeacute Fenton Marciel et al (2004) ont remarqueacute que lrsquoapport de sulfate ferreux a
ameacutelioreacute la reacuteduction du COT de 45 agrave 55 lors drsquoune eacutetude drsquooxydation drsquoune solution
pheacutenolique par le proceacutedeacute photo-fenton
Pour la suite Nous avons maintenu la mecircme variation des concentrations en H2O2 (de 1 agrave 6
mg L-1
) mais en additionnant le fer industriel (sulfate ferreux) avec une concentration de 134
mg L-1
pour deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
agrave
tempeacuterature ambiante et agrave un pH eacutegale agrave 3 Ceci revient qursquoen solution le rapport R =
varie de 075 15 25 5 (Figure 20)
Figure 17 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
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Quel que soit la concentration initiale en BM ou en H2O2 lrsquoaddition du fer a entraineacute
lrsquoapparition de la deacutegradation graduelle de la coloration
Plus la concentration en H2O2 est importante plus la vitesse de deacutegradation augmente
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
[BM] mg L-1
10 40
Variation de H2O2 Rendement () Rendement ()
1 6730 5508
2 8522 7029
3 9769 9632
6 9954 9860
La figure 20 montre que taux de deacutecoloration en preacutesence du catalyseur devient plus
important avec lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 Il passe apregraves 60 min de
traitement de 6730 pour une concentration en H2O2 de 1 mg L-1
agrave 9954 pour celle de 6
mg L-1
Ceci est parfaitement preacutevisible puisque lrsquoexistence de lrsquoHydroxyde radicalaire principale
responsable de la deacutegradation est tributaire de la concentration initial en H2O2 (Eq2 sect 11)
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence de
la variation du H2O2
[BM] = 10 mg L-1
[BM] = 40 mg L-1
Ordre de la
reacuteaction k k
075 00036 00005 Ordre 2
15 00092 00007
25 0067 0065 Ordre 1
5 02879 0103
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Nous remarquons que lorsque la concentration en H2O2 augmente lrsquoordre partiel de la reacuteaction
change En effet pour des concentrations en H2O2 lt 3 mg L-1
la reacuteaction de deacutegradation est de
lrsquoordre 2 alors que pour des concentrations plus eacuteleveacutees elle est drsquoordre 1
Nadjette (2009) a montreacute que la deacutegradation du Meacutethyle Orange en preacutesence de dioxyde de
titane (TiO2) suit une cineacutetique drsquoordre 1 Redha (2011) a trouveacute eacutegalement lrsquoordre partiel de
la reacuteaction est eacutegal agrave 1 lors de son eacutetude sur le traitement du Rouge drsquoalizarine S et lrsquoOrange
G par proceacutedeacute drsquooxydation avanceacutee (POA)
Bennani et al (2010) ont eacutelimineacute le bleu de meacutethylegravene en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi
(Maroc) Les reacutesultats ont montreacute que le pseudo-second ordre peut deacutecrire le comportement
cineacutetique de lrsquoadsorption du bleu de meacutethylegravene sur lrsquoargile brute et celle purifieacutee Des reacutesultats
similaires ont eacuteteacute observeacutes Gurses et al (2006) et Tsai et al (2007)
Les valeurs de kapp obtenus pour une solution de concentration initiale en BM de 10 mg L-1
sont supeacuterieures agrave celles obtenues pour la solution de 40 mg L-1
et ce lagrave quel que soit lrsquoordre
de la reacuteaction ou la concentration en H2O2 en solution Ces valeurs augmentent avec
lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 et passe de 36 10-3
agrave 02879 et de 05 10-3
agrave 0103
pour une les solutions en BM de 10 et 40 mg L-1
respectivement
5- Effet de la concentration en fer
Pour la suite nous eacutetudierons lrsquoeffet de la concentration en Fer sur lrsquoefficaciteacute du traitement
du BM pour deux solutions de concentration 10 et 40 mg L-1
en BM Les essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes en maintenant constante la concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
et en faisant varieacute la
concentration en Fe2+
de 02 agrave 134 mg L-1
correspondant agrave une variation du rapport R =
de 5 agrave 30
Figure 18 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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En absence de fer aucune baisse dans la concentration en BM nrsquoest observeacutee Pourtant degraves
lrsquoajout drsquoune faible concentration (02 mg L-1
) entraine une diminution progressive de la
couleur au cours du temps Il est eacutegalement observeacute que quel que soit la concentration initiale
en BM le temps de deacutegradation (td) du colorant est inversement proportionnel agrave la
concentration en Fe2+
en solution En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
td
passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 alors que pour une concentration
de 40 mg L-1
il passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig22)
Figure 19 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer industriel
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction du rapport R
[BM] = 10 mg L
-1 [BM] = 40 mg L
-1
kapp kapp
OR
DR
E
1
par
rapport
agrave B
M 30 00027 00125
15 00061 00321
10 0026 00496
5 02879 0103
Nous remarquons que lrsquoeffet de lrsquoaugmentation de la concentration en Fe2+
en solution sur la
cineacutetique de deacutegradation du BM est beaucoup plus important pour des faibles concentrations
(10 mg L-1
) que pour les fortes concentrations (40 mg L-1
) En effet pour une variation de R de
30 agrave 10 kapp eacutevolue de 27 10-4
min agrave 26 10-2
min soit un facteur 100 pour une concentration
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en BM de 10 mg L-1
alors qursquoelle eacutevolue de 00125 agrave 005 soit un facteur 4 pour une
concentration en BM de 40 mg L-1
Drsquoapregraves ces reacutesultats on peut conclure drsquoune faccedilon geacuteneacuterale que la preacutesence drsquoune forte
concentration du catalyseur favorise la formation des radicaux OHbull principaux responsable de
la deacutegradation du BM Pourtant il a eacuteteacute montreacute dans plusieurs eacutetudes (Brillas et al 2004
Diagne 2006 Oturan et al 1999) que le Fe2+
ajouteacute agrave forte dose entraine une perte du
rendement du proceacutedeacute puisque le Fe2+
en plus de son rocircle de catalyseur peut jouer un rocircle de
destructeur crsquoest-agrave-dire qursquoil piegravege les OHbull produits
Lrsquoeacutelimination des polluants reacutefractaires est donc tributaire de la preacutesence des ions meacutetallique
sauf qursquoil neacutecessite un apport important en Fe2+
ce qui entraine un coucirct (Bouafia 2010)
Crsquoest pour cette raison que nous avons opteacute pour lrsquoutilisation de la lateacuterite en faisant une
attaque acide afin drsquoextraire le fer pour traiter le BM
II- UTILISATION DE LATERITE
Les eacutechantillons de la lateacuterite choisie se preacutesentent tous sous forme de poudres de couleur
ocre Lrsquoapplication drsquoun proceacutedeacute qui neacutecessite des quantiteacutes preacutecis de fer est un peu difficile
pour un pays dont le taux drsquoalphabeacutetisation est seulement de 218 et un seuil de pauvreteacute
(PIB par habitant est eacutegal agrave 1500 $) En effet lrsquoajout drsquoune forte concentration du catalyseur
dans la solution agrave traiter peut diminuer lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute Fenton Lrsquoanalyse DRX a
montreacute que la lateacuterite existante au Burkina-Faso est riche en fer En effet pour la reacutegion de
Dano le pourcentage en fer atteint 44 en masse alors que pour Koubri il est de 31
La premiegravere question auquel on srsquoeacutetait poseacute est si le fer eacutetait facilement ex tractable ou bien il
neacutecessite une mineacuteralisation preacutealable
1- Effet des lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
La figure ci-dessous montre lrsquoallure de lrsquoeffet de lit de lateacuterite de Dano drsquoune part et celui de
Koubri drsquoautre avec ajustement de pH dans une solution du BM de concentration 40 mg L-1
en maintenant ma concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
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Figure 20 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
Nous observons que la solution du BM en contact avec le lit de Dano se deacutegrade plus vite que
celle en contact avec le lit de lateacuterite de Koubri Cela est ducirc au fait que la lateacuterite de Dano
libegravere plus facilement sa phase ferrique par rapport agrave celle de Koubri
2- Effet de lrsquoacide sur la lateacuterite (Dano et Koubri)
Dans ce cadre nous avons compareacute lrsquoeffet drsquoun lit de lateacuterite (ajustement du pH) et une lateacuterite
attaqueacutee avec du H2SO4 sur une solution du BM agrave 40 mg L-1
La concentration en H2O2 eacutetant
maintenue agrave 6 mg L-1
(figure 24)
Figure 21 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri
La figure 24 montre que la quantiteacute de colorant deacutegradeacutee deacutecroit plus rapidement dans le cas
de lrsquoattaque acide Ce comportement est ducirc qursquoelle libegravere plus de Fe2+
en solution Le Fe2+
en
contact avec le H2O2 forme les radicaux hydroxyles (OHbull) pour le traitement des polluants
organiques par le proceacutedeacute Fenton
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
[BM] mg
L-1
Dano Koubri
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Rendement
()
4394 9991 364 9685
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Le taux drsquoabattement du BM par lrsquoattaque acide sur la lateacuterite de Dano est de 9991 apregraves
un temps de manipulation de 5 heures alors que celui du lit de lateacuterite (ajustement du pH) est
de 4394 pour le mecircme intervalle de temps
Cette diffeacuterence de rendement entre les lits de deux lateacuterites (Dano 4394 et Koubri
364) est due que la lateacuterite de Dano libegravere plus facilement sa phase ferrique que celle de
Koubri Etant donneacute que les phases ferriques sont les mecircmes pour les deux lateacuterites on
pourrait conclure que la diffeacuterence provient aussi du fait que la lateacuterite de Dano est beaucoup
plus riche en fer Ce qui facilite son extraction et que pour Koubri la phase Anastase en TiO2
pourrait gecircner son extraction
3- Effet de trois types drsquoacides sur la deacutegradation du BM (lateacuterite de Dano et
Koubri)
Nous avons compareacute lrsquoefficaciteacute de 3 acides (sulfurique laquoH2SO4raquo chlorhydrique laquoHCl raquo et
nitrique laquoHNO3raquo) pour lrsquoextraction du fer des lateacuterites La concentration de la solution du
BM utiliseacutee est de 40 mg L-1
la concentration en H2O2 est toujours maintenue agrave 6 mg L-1
Figure 22 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri
La figure 25 montre que la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est la plus efficace pour la
deacutecoloration de la solution En effet Pour la lateacuterite de Dano le td est de 40 mn pour le H2SO4
et drsquoune heure (1h) et 1h30 pour le HNO3 et le HCl respectivement Pour celle de Koubri le
td de la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est drsquoune heure (1h) tandis que pour des deux autres
acides HCl et HNO3 les td sont respectivement de deux (2h) et quatre heure (4h)
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri
[BM] mg L-1
Dano Koubri
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Rendement () 9991 9890 9797 9685 9593 9223
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On peut deacuteduire que lrsquoefficaciteacute de lrsquoattaque acide par le H2SO4 utiliseacute pour extraire le fer de
la lateacuterite est due au caractegravere diacide (H2SO4)
4- Etude cineacutetique de deacutecoloration par lrsquoattaque acide (Dano et Koubri)
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig26)
Figure 23 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer extrait de la lateacuterite
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction des attaques acides (Dano et Koubri)
Attaque acide Dano Koubri
kapp
OR
DR
E 1 par
rapport
agrave B
M
HCl 00127 00094
HNO3 00131 00096
H2SO4 00142 00194
Nous remarquons que lrsquoutilisation de la lateacuterite de Dano ne change pas lrsquoordre apparent de la
vitesse de deacutegradation qui reste eacutegale 1 La valeur de kapp varie de 127 10-2
min-1
pour HCl et
142 10-2
min pour H2SO4 ce qui confirme bien le reacutesultat obtenu pour la figure 19
Pour la lateacuterite de Koubri la valeur de kapp varie de 910-3
min-1
pour HCl et 194 10-2
min-1
pour H2SO4
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5- Etude comparative entre le traitement du BM en utilisant le rapport R et le fer
de la lateacuterite (Dano et Koubri)
Sur la figure 27 nous avons superposeacute les reacutesultats obtenus pour la deacutegradation drsquoune solution
de 40 mg L-1
du BM en preacutesence de 6 mg L-1
de H2O2 avec lrsquoajout de Fer extrait de la lateacuterite
de Dano et Koubri drsquoune part et le fer industriel drsquoautre part
Figure 24 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel
Il est montreacute que le taux de deacutegradation obtenu est perceptiblement le mecircme seule reste un
handicap le temps de traitement 20 min pour le fer industriel 40 min pour le fer extrait de la
lateacuterite de Dano et 1h pour celui de Koubri
Le traitement par la lateacuterite de Dano est efficace et preacutesente donc un avantage certains
puisqursquoil permet de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du BM par rapport agrave celui par la lateacuterite de
Koubri qui deacutegrade seulement que 9796
Beaucoup drsquoeacutetudes ont eacuteteacute faites sur lrsquoeacutelimination du bleu de meacutethylegravene En utilisant le
charbon actif commercial CECA40 de granulomeacutetrie infeacuterieure agrave 125 μm Houas et al (1999)
ont eacutelimineacute 93 du BM dans lrsquoeau pour un temps de contact de 5heures Kumar and
Tamilarasan (2013) ont utiliseacute 01g de charbon actif agrave base des graines drsquoacacia pour eacuteliminer
9312 de BM Bennani et al (2010) ont eacutetudieacute lrsquoadsorption BM sur lrsquoargile brute et
purifieacutee Ils ont montreacute que le processus drsquoadsorption est tregraves rapide et que 95 de la quantiteacute
adsorbeacutee est atteinte pendant les dix premiegraveres minutes Talidi (2006) a utiliseacute la pyrophyllite
(argile) il a montreacute que lrsquoadsorption du BM est de lrsquoordre de 7845 6658 et 5471
respectivement pour les concentrations initiales de 75 225 et 374ppm Sassi and Bennour
(2011) ont utiliseacute le traitement biologique par Biosorption du BM par Pseudomonas
Aeruginosa isoleacute agrave partir drsquoune boue de laiterie a montreacute un taux drsquoeacutelimination du BM variant
de 45 agrave 55 aux valeurs de pH = 7 et 8
Nous pouvons dire que le traitement par la lateacuterite a permis de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du
BM par rapport aux eacutetudes faites en utilisant drsquoautres mateacuteriaux et que la lateacuterite recouvre
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 100 200 300
[BM
] mg
Lˉˡ
temps de traitement (mn)
Attaque acide
(Dano)
Attaque acide
(Koubri)
Fer industriel
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33 du continent mondial ce qui pourrait rendre son utilisation moins chegravere par rapport aux
autres traitements (Fer industriel Charbon actifhellip) puis qursquoon nrsquoa pas fait une eacutetude
eacuteconomique pour voir son cout
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CONCLUSION
Ce travail qui a porteacute sur la deacutegradation du colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute
Fenton en comparant les performances obtenues entre lrsquoutilisation du fer industriel (Fenton
classique) et le fer extrait de la lateacuterite ont montreacute que
Pour lrsquoutilisation du fer industriel la deacutegradation du BM est obtenue agrave une valeur de 3 pour
une variation du rapport des concentrations R de 15 agrave 5 et que lrsquoutilisation du peroxyde (H2O2)
seul ne peut pas deacutegrader le BM car son pouvoir oxydant nrsquoest pas assez suffisant pour
pouvoir deacutegrader le colorant Lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute est donc intimement lieacutee agrave lrsquoexistence de
deux reacuteactifs En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
le temps de deacutecoloration
(td) passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 et pour celle de 40 mg L-1
il
passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R Le traitement du BM par proceacutedeacute
fenton est donc tributaire de lrsquoutilisation de Fe2+
Afin de minimiser le coucirct du traitement et surtout voir lrsquoefficaciteacute du traitement en utilisant la
lateacuterite nous avons essayeacute de remplacer le fer industriel par le fer extrait de la lateacuterite
provenant de deux reacutegions du Burkina-Faso Dano et Koubri
Les reacutesultats obtenus par lrsquoutilisation du fer de la lateacuterite sont inteacuteressants pour des eacutetudes sur
drsquoautres colorants En effet le lit de lateacuterite avec ajustement du pH a permis une deacutegradation du
colorant de 44 pour un temps de traitement de 5h tandis que le traitement par lrsquoattaque acide
lui a deacutegradeacute le BM de pregraves que 100 En effet les taux drsquoabattements pour lrsquoattaque acide de
la lateacuterite de Dano et de Koubri sont respectivement de 99 au bout de 40 min et de 97 pour
une manipulation drsquoenviron 1 h
Cette eacutetude sur la deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en utilisation le fer de la lateacuterite
nous a permis de montrer qursquoil est possible de simplifier de point de vue utilisation et coucirct le
proceacutedeacute Fenton pour les colorants syntheacutetiques drsquoeffluents industriel
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PERSPECTIVES
En perspectives il serait inteacuteressant
De faire une eacutetude approfondi pour voir le cout du traitement du proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite
Essayer de traiter drsquoautres familles de colorants en utilisant la lateacuterite attaqueacutee par
lrsquoacide pour voir lrsquoefficaciteacute du systegraveme
Appliquer le traitement sur des effluents textiles reacuteels
Imaginer un systegraveme de traitement agrave grand eacutechelle
Essayer le traitement sur drsquoautres polluants reacutecalcitrant PCB pheacutenol pesticides
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REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE
Adnosinda M Martins M Nelson LJD Queiroz M (2003) Comparative studies of
fungal degradation of single or mixed bioaccessible reactive azo dyes Chemosphere
Vol 52 Page 973
Anselme C Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New-York Mc Graw
Hill Mallevialle Page 1087
Bach A Zach-Maor A Semiat R (2010) Characterization of iron oxide nanocatalyst in
mineralization processes Elsevier pp 6 Page 6
Barbeni M Minero C Pelizzetti E (1987) Chemical degradation of chlorophenols with
Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 16 Page 2237
Barclay S Buckley C (2000) Waste minimization guide for the textile industry University
of Durban South Africa Water Research Commission 1 Page 8
Barka N (2008) Lrsquoeacutelimination des colorants de synthegravese par adsorption sur un phosphate
naturel et par degradation photo catalytique sur TiO2 supporte (Thegravese doctorat Ndeg65)
Universiteacute Ibn Zohr UFR Physico-chimie des Mateacuteriaux agrave Caractegraveres Appliqueacutes Page
149
Benitez FJ Acero JL Real FJ (2001) The role of hydroxyl radical for the decomposition
of p-hydroxyl phenylacateic acid in aqueous solution Wat Res Vol 35 5 Page1343
Bennani Karim A Mounir B Hachkar M Bakasse M Yaacoubi A (2010) Elimination
du colorant basique ldquoBleu de meacutethylegravenerdquo en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi Erudit
_Journal of Water Science Vol 23 ndeg4 Page 388
Bouafia S (2010) Deacutegradation des colorants textiles par procegravedes drsquooxydation avanceacutee baseacutee
sur la reacuteaction de Fenton (Thegravese doctorat) Paris-Est et Saad Dahlab Paris Page160
Brillas E Boye B Sires I Garrido J Rodriguez R Arias C Cabot P-L (2004)
Electrochemical destruction of chlorophenoxy herbicides by anodic oxidation and
electro-fenton using a boron-bored diamond Electrochim Acta Vol49 Page 4496
Calobro V Pantano G Kang R Molinari R Drioli E (1990) Experimentation study on
integrated membrane processes in treatment of solution simulating textile effluents
Energy and analysis Vol 78 ndeg 2 Page 277
Cao J Wei L Huang Q Han S (1999) Reducing degradation of azo bye zero-valent iron
in aqueous solution Chemosphere Vol38 Page 571
De Heredia JB Torregrosa J Dominguez JR Peres JA (2001) Kinetic model for
phenolic compound oxidation by Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 45 Page90
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 41 -
Derradji C (2012) Traitement des eaux industrielles degradation des colorants azoiumlques par
un procegravede inteacutegreacute couplant un procegravede drsquooxydation avanceacutee et un traitement biologique
(Thegravese doctorat) Universiteacute Ferhat Abbas Page187
Diagne M (2006) Etude de degradation par oxydation avanceacutee eacutelectrochimique et
photochimique de pesticides organophosphoreacutes application a la degradation du
parathion meacutethyle et de lrsquoacephate en milieu aqueux (Thegravese doctorat) Universiteacute de
Marne-La valleacutee Page200
Ghosh D Bhattacharyya KG (2002) Adsorption of methylene blue on kaolinite Appl clay
Sci Vol20 Page 300
Goel RK Flora JRV Ferry J (2003) Mechanisms for naphthalene removal during
electrolytic aeration Wat Res V 37 Page 901
Gurses A Dogar Ccedil Yalcin M Accedilikyildiz M Bayrak R Karaca S (2006) The
adsorption kinetics of the cationic dye methylene blue onto clay J Hazard MatB Vol
131 Page 228
Haber F Weiss J (1934) The catalytic decomposition of hydrogen peroxide by iron salts
Pro Roy Soc A Vol147 Page 351
Hamada K Nishizawa M Yoshida D Mitsuishi M (1998) Degradation of an azo dye by
sodium hypochlorite in aqueous surfactant solution Dyes and pigments Vol 36 Page
322
Hayet B (2011) Elimination du 4-chlorophenols par POA (Thegravese doctorat) University Abou
Barh Belkaid Alger Page 164
Hsing HJ Chiang PC Chang EE Chen MY (2007) The decolorization and
mineralization of acid orange 6 azo in aqueous solution by advanced oxidation
processes A comparative study J Hazard Matter Page 16
Jaussaud P (1993) Histoire des colorants naturels Page 3
Kumar M Tamilarasan R (2013) Modeling studies for the removal of methylene blue from
aqueous solution using acacia fumosa seed shell activated carbon Elsevier Page 1116
Kuo CY Lo SL (1999) Oxidation of aqueous chlorobiphenols with photo-Fenton process
Chemosphere Vol 38page2051
Kuo W (1992) Decolorizing dye wastewater with Fentonrsquos reagent Vol 26 Ndeg 7 Page 886
Li ZM Shea PJ Comfort SD (1997) Fenton oxidation of 2 4 6-trinitrotoluene in
contaminated soil slurries Envir Eng Sci Vol 14 Page 56
Lopez C Valade AG Combourieu B Mielgo I Bouchon B Lema JM (2004)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 42 -
Mechanism of enzymatic degradation of the azo dye orange ii determined by exist 1h
nuclear magnetic resonance and electrospray ionization-ion trap mass spectrometry
Biochem Vol 335 Page 149
Mansour HB Boughzala O Dridi D Barillier D Chekir-Ghedira L Mosrati R (2010)
Les colorants textiles sources de Contamination de lrsquoeau Criblage de la toxiciteacute et des
meacutethodes de traitement Erudit Vol 24 ndeg 3 Page 238
Marciel R Santrsquoanna JGL Dezotti M (2004) Phenol removal from high salinity effluents
using Fentonrsquos reagent and photo-fenton reactions Chemosphere Vol57 Page 719
Martinez-Huitle CA Ferro S (2006) Electrochemical oxidation of organic polluants for the
wastewater treatment direct and indirect processes Chem Soc Rev Vol 35 Page
1340
Meink F Stoof H Kohrschuter H (1997) Les eaux reacutesiduaires individuelles Masson 2egraveme
eacutedition
Nadjette (2009) Deacutegradation photo catalytique de polluants organiques (Meacutethyle orange
pentachlorophenol et acide benzoiumlque) en preacutesence du dioxyde de titane nanocristallin
eacutelaboreacute par la meacutethode sol-gel (Thegravese doctorat) Badji Mokhtar-Annaba University
Page101
Naima S (2008) Traitement des effluents des huileries drsquoolive par oxydation au H2O2 (Thegravese
doctorat) Universiteacute MrsquoHamed Bougara-Boumerdes Laboratoire de Recherche
Technologie Alimentaire (LRTA) Page 154
Neyens E Baeyens J Weemaes M De Heyder B (2003) Pilot-scale peroxidation (H2O2)
of sewage sludge J Hazard MatB Page 106
Oturan M Aaron J Oturan N Pinson J (1999) Degradation of chlorophenoxyacid
herbicide in aqueous media using a nevol electrochemical method Pestic Sci Vol55
Page 562
Ounissa K (1996) Biodeacutegradabiliteacute adsorption et eacutechange ionique de quelques colorants
cationiques preacutesents dans les effluents liquides de la teinturerie de lrsquouniteacute Couvertex
drsquoAinDjasser (Thegravese doctorat) University Mentouri Constantine Page 103
Pagga U Brown D (1986) The degradation of dyestuffs part II Behaviour of dyestuffs in
aerobic biodegradation tests Chemosphere 15 4 Page 491
Parsons S (2004) Advanced oxidation processes for water and wastewater treatment Iwa
Alliance House Londres Page 356
Raghavacharya C (1997) Color removal from industrial effluents - A comparative review of
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 43 -
available technologies Chem Eng World Vol 32 Page 54
Redha MD (2011) Traitement de colorants azoiumlque et anthroquinoniques par procegravedes
drsquooxydation avanceacutees (POA) (Thegravese doctorat) Universiteacute de Sciences et Tchnologies de
Lille 1 Universiteacute Abdelhamid IBN Badis de Mostaganem Page 202
Spadaro JT Isabelle L Renganathan V (1994) Hydroxyl radical mediated degradation of
azo dyes Evidence for benzene generation Envir Sci Techn Vol 26 Page 1389
Suty H De Traversay C Coste M (2003) Application of advanced oxidation processes
Present and future Page 8
Tang W Huang CP (1996) 2 4-dichlorophenol oxidation kinetics by Fentonrsquos reagent
Environ Scie Techn Vol17 Page 1378
Tang WZ Tassos S (1997) Oxidation kinetics and mechanisms of trihalomethanes by
Fentonrsquos reagent Wat Res Vol 31 Ndeg 5 Page 1125
Taylor J Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New - York Mc Graw-
Hill Vol 9 Page 9
Tsai W Hsu H Su TY Lin KY Minglin C Dai T (2007) The adsorption of cationic
dye from aqueous solution onto acid-activated andesite J Hazard Matter Vol147
Page 1062
Van der Bruggen B Lejon l Vandecasteele C (2003) Reuse treatment and discharge of the
concentration of pressure-driven membrane processes Environ Scie Techn Vol 37 ndeg
37 Page 3738
Vendevivere PC Bianchi R Verstraete W Y (1998) Treatment and creuse from the textile
wet-processing industry Review of emerging technologies J Chem Techn Biotechn
Vol72 Page 302
Watts RJ Jones AP Chen P-H Kenny A (1997) Mineral-catalyzed Fenton-like
oxidation of sorbed chlorobenzenes Water Environment Research 69 Page 275
Wu CH Chang CL (2006) Decolorization of reactive red 2 by advanced processes
comparative studies of homogeneous and heterogeneous systems J Hazard Matter
Page 272
Yameogo DDS (2013) Deacutegradation de lrsquoamarante par procegravede photo-Fenton homogegravene et
heacuteteacuterogegravene avec charbon actif(CA) (Rapport de stage) Page 30 2IE
Yoshida M Lee BD Hosomi M (2000) Decomposition of aqueous tetrachloroethylene by
Fenton oxidation treatment Water Sci Technol Vol 42 Page 208
Zaviska F Drogui P Mercier G Blais J-F (2009) Proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee dans le
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 44 -
traitement des eaux et des effluents industriels Application agrave la deacutegradation des
polluants reacutefractaires Erudit Vol 22 ndeg 4 Page 564
Zawlotzki Guivarch E (2004) Traitement des polluants organiques en milieux aqueux par
procegravede eacutelectrochimique drsquooxydation avanceacutee ldquoElectro-Fentonrdquo Application a la
mineacuteralisation des colorants syntheacutetiques (Thegravese doctorat) Universiteacute de Marne-La
valleacutee Page 205
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Le second chapitre abordera la partie mateacuterielles et meacutethodes Nous deacutecrirons les
protocoles expeacuterimentaux le mateacuteriel et les reacuteactifs employeacutes ainsi que les meacutethodes
expeacuterimentales utiliseacutees
Le troisiegraveme chapitre est consacreacute aux reacutesultats obtenus accompagneacutes drsquoune
discussion afin de comparer nos reacutesultats aux autres eacutetudes faites sur la deacutegradation du
bleu de meacutethylegravene (BM) par drsquoautres mateacuteriaux
Une conclusion geacuteneacuterale ainsi que quelques perspectives seront preacutesenteacutees en fin du
document
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE I REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
I- LES COLORANTS (Caracteacuteristiques classification et toxiciteacute)
1- Historique des colorants
Depuis le deacutebut de lrsquohumaniteacute les colorants appliqueacutes dans pratiquement toutes les activiteacutes
humaines (peinture teinture du papier de la peau et des vecirctements) eacutetaient drsquoorigines naturelles
et veacutegeacutetales Ces colorants sont tous des composeacutes aromatiques qui proviennent essentiellement
des plantes tel que lrsquoalizarine et lrsquoindigo Lrsquoindustrie des colorants syntheacutetiques est neacutee en 1856
quand le chimiste anglais W H Perkin dans une tentative de synthegravese de la quinine artificielle
pour soigner la malaria a obtenu la premiegravere matiegravere colorante syntheacutetique qursquoil appela
mauve (aniline colorant basique) Apregraves la deacutecouverte de la mauve de nouveaux colorants
ont commenceacute agrave paraitre sur le marcheacute (Jaussaud 1993)
Au deacutebut du 20egraveme
siegravecle les colorants syntheacutetiques ont presque complegravetement supplanteacutes les
colorants naturels Selon Mansour et al (2010) la production mondiale des colorants est
estimeacutee agrave plus de 800000 tonnesan
2- Deacutefinition des colorants
Un colorant est une substance coloreacutee qui interagit avec le milieu dans lequel elle est introduite
et le colore en srsquoy dissolvant etou dispersant lui confeacuterant la proprieacuteteacute de teindre Cette
proprieacuteteacute reacutesulte drsquoune affiniteacute particuliegravere entre le colorant et la fibre Selon le type
drsquoapplication et drsquoutilisation les colorants syntheacutetiques doivent reacutepondre agrave un certain nombre
de critegraveres afin de prolonger la dureacutee de vie des produits coloreacutes sur lesquels ils sont appliqueacutes
Ces critegraveres sont la reacutesistance agrave lrsquoabrasion la stabiliteacute photolytique des couleurs la reacutesistance
agrave lrsquooxydation chimique (notamment les deacutetergents) et aux attaques microbiennes(Pagga and
Brown 1986) et (Zawlotzki Guivarch 2004)
3- Classification des colorants syntheacutetiques
Les matiegraveres colorantes se caracteacuterisent par leur capaciteacute agrave absorber les rayonnements lumineux
dans le spectre visible (de 380 agrave 750 nm) La transformation de la lumiegravere blanche en lumiegravere
coloreacutee par reacuteflexion sur un corps ou par transmission ou diffusion reacutesulte de labsorption
seacutelective deacutenergie par certains groupes datomes appeleacutes chromophores la moleacutecule colorante
eacutetant le chromogegravene Dautres groupes datomes du chromogegravene peuvent intensifier ou changer
la couleur due au chromophore ce sont les groupes auxochromes (Barka 2008)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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4- Les colorants aziniques (thiazines)
Les colorants thiazines sont analogues aux colorants oxazines sauf que lrsquoatome de soufre
remplace lrsquoatome drsquooxygegravene dans lrsquoanneau heacuteteacuterocyclique Ces colorants ont un noyau
phenazonium comme chromophore avec des groupes amineacutes en para par rapport au soufre
comme auxochrome Ils ont un intervalle de couleur du vert au bleu et ils sont stables agrave la
lumiegravere Ils sont utiliseacutes dans le domaine du textile meacutedecine pharmacie et biologie
Seulement cinq colorants thiazines sont connus et toujours fabriqueacutes azure A azure B azure C
thionine et bleu de meacutethylegravene
Le colorant thiazine le plus important est le bleu de meacutethylegravene deacutecouvert par Caro en 1876
Colorants doxazines Colorants thiazines
Oxazines
Thiazine
5- Toxiciteacute des colorants
La prise de conscience quant agrave la dangerositeacute de certains colorants a commenceacute vers 1890 ougrave
lrsquoon surveillait essentiellement les teneurs en cuivre en arsenic et en plomb dans les colorants
syntheacutetiques ou mineacuteraux Cependant bien que des toxicologues aient auparavant mis en
eacutevidence chez les animaux le risque de cancer lieacute agrave lrsquoingestion de certains colorants azoiumlques
rouges ce nrsquoest qursquoapregraves la deuxiegraveme (2egraveme
) guerre mondiale que des seacuterieux tests biologiques
ont abouti agrave la remise en cause de la plupart des colorants utiliseacutes Une reacuteglementation plus
exigeante a eacuteteacute instaureacutee en 1960 concernant le test de toxicologique des colorants mis sur le
marcheacute Pour le cas du Burkina-Faso il yrsquoa un deacutecret ndeg2001-185 (article 12) portant
interdiction de rejet dans lrsquoenvironnement de certaines substances canceacuterigegravenes dans
lrsquoenvironnement
6- Proprieacuteteacutes physico-chimiques du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene colorant azinique (thiazine) de la famille basique ou cationique aussi
appeleacute chlorure de bis-(dimethylamino)- 37 phenazathionium est soluble dans lrsquoeau (50 g L-1
) et
moins soluble dans lrsquoalcool (10 g L-1
) Sa formule chimique est C16H18ClN3S une masse molaire
de 319852 g mol-1
se preacutesente sous forme drsquoune poudre cristalline drsquoun bleu fonceacute est un deacuteriveacute
azoteacute (Fig1)
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Figure 1 Bleu de meacutethylegravene et sa structure chimique
Il est couramment utiliseacute comme modegravele de contaminant organique en raison de sa structure
moleacuteculaire stable Dans la reacuteaction de reacuteduction le BM se transforme en leuco meacutethylegravene
incolore due agrave la perte du doublet libre de lrsquoazote et introduction drsquoun atome drsquohydrogegravene
Le BM sous sa forme incolore est
(Eq 1)
bleu de meacutethylegravene chlorure de meacutethylthioninium
S
N
N NCl-
hydroxyde de meacutethylthioninium
S
N
N N HO
Figure 2 Forme incolore du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene est le colorant le plus couramment utiliseacute dans la teinture du coton du bois
et de la soie Il peut provoquer des brucirclures oculaires responsables de blessures permanentes aux
yeux de lrsquohomme et des animaux Son inhalation peut donner lieu agrave des difficulteacutes respiratoires
entrainer des cas drsquoaneacutemie apregraves une absorption prolongeacutee et son ingestion par la bouche produit
une sensation de brucirclure provoque des nauseacutees des vomissements transpiration et sueurs
froides abondantes (Ghosh and Bhattacharyya 2002) Il est aussi est toxique pour les algues et
les petits crustaceacutes agrave partir des concentrations de 01 mg L-1
et 2 mg L-1
respectivement (Ounissa
1996 Meink et al 1997)
Le traitement des rejets industriels contenant ce type de colorant srsquoavegravere drsquoun grand inteacuterecirct
II- TRAITEMENT DES REJETS TEXTILES
1- Geacuteneacuteraliteacutes sur les meacutethodes de traitements
Le traitement des rejets textiles compte tenu de leur heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute de composition conduira
toujours agrave la conception drsquoune chaine de traitement assurant lrsquoeacutelimination des diffeacuterents
polluants par des eacutetapes successives La premiegravere eacutetape consiste agrave eacuteliminer la pollution par
lrsquointermeacutediaire de preacutetraitement (deacutegrillage dessablage deacuteshuilage etc) etou de traitement
physique ou physico-chimique assurant une seacuteparation solide-liquide Drsquoapregraves Barclay and
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Buckley (2000) les techniques de deacutepollution intervenant le plus courant en deuxiegraveme eacutetape
dans les industries se divisent en trois cateacutegories
1- Biologique
Traitement aeacuterobie
Traitement anaeacuterobie
2- Physique
Meacutethode de preacutecipitation (coagulation floculation seacutedimentation)
Adsorption (sur charbon actif)
Osmose inverse filtration sur membrane
3- Chimique
Oxydation (oxygegravene ozone oxydants tels que le H2O2 NaOCl)
Reacuteduction (Na2S2O2)
Meacutethode de complexomeacutetrique
Reacutesine eacutechangeuse drsquoions
A- Meacutethodes biologiques
Lrsquoavanceacutee technologique a permis la conception des systegravemes de traitement biologique
perfectionneacutes en se basant sur lrsquoautoeacutepuration naturelle des eaux Ces proceacutedeacutes biologiques se
font selon deux modes traitements en aeacuterobie (en preacutesence de lrsquooxygegravene) et traitement en
anaeacuterobie (les microorganismes deacutegradent la matiegravere organique en absence de lrsquooxygegravene)
Les proceacutedeacutes drsquoeacutepuration par voie biologique sont baseacutes sur la transformation microbienne des
colorants La plupart des colorants azoiumlques sont tregraves stables et non biodeacutegradables Beaucoup
drsquoeacutetudes ont deacutemontreacute la biodeacutegradation partielle ou complegravete de certains colorants par voie
biologiques (Adnosinda et al 2003) et (Lopez et al 2004) Mecircme si ces techniques sont
adapteacutees agrave un nombre de polluants organiques elles ne sont pas toujours applicables sur les
effluents textiles industriels en raison de fortes concentrations de polluants de leur toxiciteacute qui
entrainent la destruction des microorganismes ou des boues biologiques agrave traiter
B- Meacutethodes physiques
Lorsque les eaux useacutees ne se precirctent pas agrave une deacutepollution par voie biologique (effluent peu ou
pas biodeacutegradable tempeacuterature trop faible valeurs extrecircmes de pH preacutesence de toxiques)
des proceacutedeacutes physico-chimiques classiques permettent de compenser soit en se substituant
totalement agrave lrsquoeacutepuration par voie biologique soit en traitement compleacutementaire On peut citer
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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par exemple la coagulation-floculation suivie drsquoune deacutecantation (clarification) lrsquoadsorption sur
charbon actif lrsquoeacutechange drsquoions ou la filtration membranaire
B1- Coagulation-floculation
Sous le terme de coagulationndashfloculation on entend tous les processus physico-chimiques par
lesquels des particules colloiumldales ou des solides en fine suspension sont transformeacutes par des
floculants chimiques en espegraveces plus visibles et seacuteparables (les flocs) Les flocs formeacutes sont
ensuite seacutepareacutes par deacutecantation et filtration puis eacutevacueacutes Les coagulants inorganiques tels que
lrsquoalun (Al2(SO4)314H2O) donnent les reacutesultats plus que satisfaisants pour la deacutecoloration des
effluents textiles contenant des colorants disperseacutes de cuve et soufreacutes mais sont totalement
inefficaces pour les colorants azoiumlques acides et basiques (Barclay and Buckley 2000) et
(Vendevivere et al 1998) Par ailleurs la coagulationndashfloculation ne peut ecirctre utiliseacutee pour les
colorants fortement solubles dans lrsquoeau comme le cas du BM
Le principal deacutesavantage de cette technique est qursquoelle geacutenegravere une importante quantiteacute de boue
entrainant des investissements suppleacutementaires
B2- Filtration membranaire
Dans ce proceacutedeacute les polluants sont retenus par une membrane semi permeacuteable dont le diamegravetre
des pores est infeacuterieur agrave celui des moleacutecules agrave eacuteliminer Cette technique est largement utiliseacutee
dans le domaine de lrsquoeau potable et le dessalement La filtration sur membrane sous lrsquoeffet
drsquoune pression hydraulique se deacutecline en microfiltration lrsquoultrafiltration la nano filtration et
lrsquoosmose inverse Parmi les quatre types de proceacutedeacutes la nano filtration et lrsquoosmose inverse sont
les plus adapteacutes agrave la reacuteduction partielle de la couleur et des petites moleacutecules organiques
(Taylor and Jacobs 1996) (Calobro et al 1990) En effet la nano filtration srsquoapplique surtout
au traitement des bains de teinture de colorants reacuteactifs en agissant comme un filtre moleacuteculaire
tandis que la microfiltration retient les mateacuteriaux colloiumldaux tels que les colorants disperseacutes ou
de cuve gracircce agrave une laquomembrane eacutecranraquo (Van der Bruggen et al 2003) Lrsquoultrafiltration ne
srsquoapplique qursquoagrave la reacuteduction de DCO et des solides en suspension (Anselme and Jacobs 1996)
et nrsquoest reacuteellement efficace qursquoen combinaison avec la coagulationfloculation
B3- Adsorption sur charbon actif et autres mateacuteriaux
Le polluant est transfeacutereacute de la phase liquide vers la phase solide lors de lrsquoadsorption Le
charbon actif eacutetant consideacutereacute comme lrsquoadsorbant le plus efficace pour la reacuteduction de la
couleur est limiteacute pour lrsquoeacutelimination de certains colorants Seuls les cationiques colorant agrave
mordant disperseacutes ou dits de cuve sont eacutelimineacutes par cette technique (Raghavacharya 1997)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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C- Meacutethodes chimique
Les techniques drsquooxydation chimiques sont geacuteneacuteralement appliqueacutees quand les proceacutedeacutes
biologiques sont inefficaces Elles peuvent ecirctre ainsi utiliseacutees pour les proceacutedeacutes biologiques en
eacutetapes de preacutetraitement afin de diminuer la charge polluante Lrsquooxydation chimique est
eacutegalement appliqueacutee pour le traitement des organiques dangereux preacutesents en faibles
concentrations et des effluents chargeacutes de constituants reacutesistants aux meacutethodes de
biodeacutegradation Le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) le Cl2 et O3 sont les reacuteactifs les plus souvent
utiliseacutes pour ce type de traitement Le H2O2 est un oxydant moyennement fort et son application
pour le traitement des polluants organiques et inorganiques est bien eacutetablie (Neyens et al
2003) Mais lrsquooxydation par H2O2 nrsquoest pas suffisamment efficace pour de fortes concentrations
en colorant Hamada et al (1998) ont proposeacute de traiter les colorants azoiumlques par hypochlorure
de sodium Cependant si la moleacutecule initiale est deacutetruite les halogegravenes sont susceptibles de
former des trihalomeacutethanes comme sous-produits de deacutegradation lesquels sont canceacuterigegravenes
pour lrsquoHomme
Drsquoougrave la neacutecessiteacute drsquoutiliser des produits drsquooxydation encore plus performant comme les
proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutes (POA)
2- Procegravedes classiques de traitement des effluents textiles Proceacutedeacutes drsquoOxydation
Avanceacutee (POA)
Lrsquoindustrialisation intensive qui a vu le jour au cours du dernier siegravecle a causeacute lrsquoapparition dans
lrsquoenvironnement de polluants eacutemergents reacutefractaires qui sont reconnus canceacuterigegravenes et
mutagegravenes Dans lrsquooptique de limiter la pollution de lrsquoenvironnement des strateacutegies de
traitement efficaces et eacutecologiques ont eacuteteacute deacuteveloppeacutees Parmi ces strateacutegies se trouve
lrsquoapplication des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee (POA) Figure 3
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA)
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Il srsquoagit de proceacutedeacutes de traitement oxydatif qui peuvent ecirctre subdiviseacutes en quatre groupes
(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse
utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et reacutepondent aux
critegraveres suivant (Suty et al 2003)
Ne pas induire de pollution secondaire
Non toxique
Non corrosif pour les eacutequipements
Etre le plus rentable possible
Etre relativement le plus simple agrave manipuler
Les OHbull sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse utiliser dans le domaine des
eaux et des effluents industriels avec une vitesse drsquooxydation (109
fois plus eacuteleveacutee) agrave celle de
lrsquoozone et son potentiel drsquooxydation est de 28 VENH (Parsons 2004) Tableau 1
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique
Oxydant Pouvoir oxydant Edeg (VENH)
OHbull 280
Oo 242
O3 207
H2O2 (milieu acide) 178
Cl2 136
O2 123
Plusieurs secteurs ont utiliseacutes ces proceacutedeacutes pour traiter leurs eaux par exemple Parsons (2004)
lrsquoa utiliseacute pour le traitement des eaux de surface et souterraines Martinez-Huitle and Ferro
(2006) lrsquoont utiliseacute pour le traitement des eaux industrielles Hayet (2011) lrsquoa testeacute dans
lrsquoeacutelimination du 4- chloropheacutenol Hsing et al (2007) et Wu and Chang (2006) ont lrsquoutiliseacute pour
deacutecolorer les eaux des industries textiles Bouafia (2010) a utiliseacute le proceacutedeacute drsquooxydation
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avanceacutee baseacutee sur le reacuteactif de fenton pour deacutegrader les colorants textiles Derradji (2012) a
coupleacute le POA avec un traitement biologique pour le traitement des eaux useacutees industrielles
3- Reacuteactif de Fenton (H2O2Fe2+
)
Fenton avait deacutecrivit agrave la fin du XIX egraveme
siegravecle que le fer ferreux (Fe2+
) favorisait fortement
lrsquooxydation de lrsquoacide maleacuteique par le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) en milieu acide (Fenton
1894) Des travaux ulteacuterieurs ont montreacute que la combinaison de H2O2 et de Fe2+
nommeacute
laquo Reacuteactif de Fenton raquo eacutetant un oxydant efficace pour une grande varieacuteteacute de substrats
organiques notamment les pheacutenols les pesticides les aromatiques polycycliques et des
colorants en particulier les azoiumlques (Spadaro et al 1994 Benitez et al 2001 De Heredia et
al 2001) Quarante (40) ans plus tard Haber and Weiss (1934) identifiaient le radical
Hydroxyl comme eacutetant lrsquoespegravece oxydante de la reacuteaction preacutesenteacutee ci-dessous et communeacutement
appeleacutee reacuteaction de Fenton
(Eq2)
Le fer ferrique geacuteneacutereacute peut ensuite reacuteagir avec le peroxyde drsquohydrogegravene pour redonner le fer
ferreux
(Eq3)
La vitesse de deacutecomposition de H2O2 par le Fer II augmente lorsque le pH augmente (le 5) car
dans cette gamme de pH la forme preacutedominante Fe(OH) 2+
est beaucoup plus reacuteactive que lrsquoion
Fe2+
(Kuo 1992)
Lrsquoeacutetude de la deacutepollution des effluents textiles coloreacutes par le proceacutedeacute Fenton (systegraveme H2O2
Fe2+
) a eacuteteacute reacuteveacuteleacutee tregraves efficace et plusieurs eacutetudes ont montreacute que le taux de mineacuteralisation des
colorants syntheacutetiques augmente avec lrsquoaugmentation des doses des reacuteactifs et du temps de
reacuteaction Le rapport des reacuteactifs R =
et le rapport
joue aussi un rocircle important
dans la vitesse de deacutegradation de colorants de deacutepart et sur le taux de mineacuteralisation (Kuo
1992)
Le proceacutedeacute Fenton possegravede trois (03) caracteacuteristiques attractives pour le traitement des
composeacutes organiques (Redha 2011)
Les radicaux hydroxyles OHbull produits reacuteagissent tregraves rapidement (10
9 fois plus reacuteactif
que le O3)
Les reacuteactifs sont simples agrave manipuler et sans danger pour lrsquoenvironnement
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Les produits finaux de deacutegradation (H2O CO2 ions mineacuteraux et hydroxydes ferriques)
nrsquointroduisent pas une pollution suppleacutementaire
Le proceacutedeacute de Fenton est composeacute geacuteneacuteralement de quatre eacutetapes principales ajustement du
pH oxydation neutralisation et coagulationpreacutecipitation Pour lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute la
reacuteaction de fenton ne peut se produire qursquoagrave un pH voisin ou eacutegal agrave 3 ce qui reacutesulte un ajout des
solutions acides Au-delagrave des valeurs de pH comprises entre 3 et 4 le fer (Fe2+
ou Fe3+
) est
susceptible de preacutecipiter et former des hydroxydes de fer induisant ainsi une faible activiteacute
catalytique Le milieu doit ecirctre approvisionneacute drsquoune maniegravere continue Ce qui peut alourdir les
couts de traitement
Le proceacutedeacute Fenton est consideacutereacute aujourdrsquohui comme le proceacutedeacute dont sa mise en œuvre est facile
et plus utiliseacute dans le monde pour le traitement drsquoeffluents industriels textiles mais le proceacutedeacute
est limiteacute par le manque de geacuteneacuteration du catalyseur qui neacutecessite geacuteneacuteralement un apport
constat en reacuteactif et qui contraint de ce fait agrave lrsquoapprovisionner en continu le milieu en peroxyde
drsquohydrogegravene (H2O2) tregraves couteux
III- LA LATERITE
Le Burkina-Faso est un pays de lrsquoAfrique occidentale avec une superficie de 274 000 kmsup2 et le
recouvrement lateacuteritique est un caractegravere dominant des paysages peacuteneacuteplaines ou tabulaires qui
caracteacuterisent sa plus grande partie Les lateacuterites se preacutesentent sous forme de plateaux eacutetendus
buttes teacutemoins cuirasses indureacutes etc Lrsquoeacutepaisseur de ces lateacuterites varie selon la nature des
formations sur lesquelles elles se reposent
La lateacuterite (du latin later brique) est une roche rouge ou brun qui se forme par alteacuteration des
roches sous les climats tropicaux Elle est constitueacutee du fer (Limonite ferrihydrite geothite
heacutematite) drsquoaluminium (Gibbsite cliachite boehmite) de titane de manganegravese et de
silicium On la trouve surtout en domaine intertropical et recouvre 33 des continents
Pour lrsquoeacutetude de la deacutegradation du colorant BM nous avons utiliseacute deux types de lateacuterite
provenant lrsquoune de la reacutegion de Koubri dans le Centre et contenant 314 de fer et lrsquoautre dans
la reacutegion Sud-Ouest du Burkina-Faso contenant 447 pour le traitement (Figure 4) Ces
lateacuterites ont eacuteteacute caracteacuteriseacutees au Laboratoire CRISMAT (Centre National de Recherche et de
Technologie Mateacuteriaux ENSI Caen) en France
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE II MATERIELS ET METHODE
Lrsquoutilisation des substances organiques dans lrsquoindustrie sans traitement est la deacutegradation de la
qualiteacute des eaux qui se reacutepercute sur la santeacute de lrsquoecirctre humain Dans ce chapitre nous allons voir
les produits et mateacuteriels ainsi que la meacutethodologie expeacuterimentale utiliseacutes pour la deacutegradation du
colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute Fenton en phase homogegravene en utilisant le fer
industriel puis le fer extrait de la lateacuterite
Nous preacutesentons en premier lieu la technique du dosage du BM et les reacuteactifs utiliseacutes pour la
deacutegradation de notre colorant Nous eacutevoquons les techniques de caracteacuterisation de la lateacuterite par
diffraction des rayons X et analyse quantitative
I- PRODUITS ET MATERIELS
1 Les produits utiliseacutes (Fer industriel H2O2 BM acide lateacuterite)
Pour lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite nous avons utiliseacute
certains reacuteactifs qui sont illustreacutes dans le tableau 2
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes
Produits Fournisseur Qualiteacute
Bleu de meacutethylegravene Fluka 96
Peroxyde drsquohydrogegravene
(H2O2)
Preacutepareacute par
Laboratoires Gilbert (CA 655-
301-3)
9
Acide sulfurique (H2SO4) Sigma-Aldrich (CA 7664-93-9) 95-97
Sulfate ferreux (FeSO4
7H2O
Fluka Chemika (CA44990) 98
Hydroxyde de Sodium
NaOH
Sigma Aldrich 32
Eau ultra-pure ou Milli-Q Polisseur drsquoeau du LEDES 0055 microScm ou 183
MΏ
2- Mateacuteriels utiliseacutes
Les mateacuteriels utiliseacutes pour les suivis cineacutetiques de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite sont la spectrophotomeacutetrie DR 5000 la lateacuterite et les trois types drsquoacides
lrsquoacide sulfurique lrsquoacide chlorhydrique lrsquoacide nitrique pour lrsquoextraction du fer de la lateacuterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM
Les eacutechantillons de lateacuterites utiliseacutees lors de ce travail ont eacuteteacute caracteacuteriseacutes au Laboratoire
CRISMAT (Centre National de Recherche Technologique Mateacuteriaux ENSI Caen) en France Ils
proviennent de deux reacutegions du Burkina-Faso (Dano et Koubri) contiennent respectivement 44
7 et 314 de fer et ont eacuteteacute obtenus par les analyses en diffraction des rayons X (DRX) et en
microscopie eacutelectronique agrave balayage (MEB)
Le principe de lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS
Lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS est une analyse quantitative en des points ou zones speacutecifiques dun
eacutechantillon en utilisant la spectromeacutetrie agrave seacutelection deacutenergie (EDS)
Son principe est que par lintermeacutediaire dun canon agrave eacutelectrons un faisceau deacutelectrons est envoyeacute
sur leacutechantillon En contact avec la matiegravere ces eacutelectrons interagissent de diffeacuterentes faccedilons
Le MEB-EDS du laboratoire va permettre dexploiter trois informations distinctes dont deux qui
vont ecirctre traduites en images
-Une image en eacutelectrons secondaires (SE) qui naicirct dune interaction entre les eacutelectrons du
faisceau et les eacutelectrons des couches eacutelectroniques de latome et qui nous donnera une
information topographique de leacutechantillon
- Une image en eacutelectrons reacutetrodiffuseacutes (BSE) qui reacutesulte de linteraction entre les eacutelectrons du
faisceau le noyau et le nuage eacutelectronique de latome et qui permettra de creacuteer une image par
contraste chimique
- Une troisiegraveme information que lon obtient est une analyse eacuteleacutementaire le microscope
eacutelectronique agrave balayage eacutetant coupleacute agrave un deacutetecteur de rayons X agrave dispersion deacutenergie
Le principe de lrsquoanalyse par Diffraction Rayon X (DRX)
La diffraction des rayons X est une technique danalyse fondeacutee comme son nom lrsquoindique sur la
diffraction des rayons X sur la matiegravere La diffraction des rayons X est un pheacutenomegravene
dinterfeacuterence constructive qui se produit quand un faisceau de rayons X (onde
eacutelectromagneacutetique) peacutenegravetre dans un cristal (empilement peacuteriodique datomes) Il peut donc
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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apparaitre quand on place un monocristal un poly-cristal ou une poudre devant une source de
rayons X Lemplacement des faisceaux diffracteacutes nous informe sur la peacuteriodiciteacute du (des) cristal
tandis que lintensiteacute de ces faisceaux nous informe sur la nature et la position des atomes
contenus dans le cristal La position des intensiteacutes diffracteacutees nous renseignera sur la taille de la
maille tandis que lintensiteacute nous permettra de calculer la position des atomes dans la maille
ainsi que leur nature Les proprieacuteteacutes chimiques ou physiques dun mateacuteriau deacutependent de la
position et la nature des atomes du cristal
Les caracteacuteristiques du diffractomegravetre des eacutechantillons de la poudre de lateacuterite analyseacutee sur un
diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 eacutequipeacute drsquoun monochromateur avant et drsquoun deacutetecteur Lynx-
Eye sont rassembleacutees dans le tableau et figures ci-dessous
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Position initiale [deg2Th] 10 0050
Position finale [deg2Th] 99 9910
Taille [deg2Th] 00110
Temps drsquoeacutetape de balayage [s] 1170
Fente de divergence Fixed
Fente de divergence [mm] 2
Tempeacuterature de mesure [degC] 21
Mateacuteriel drsquoanode Cu
K Alpha 1 [Aring] 154060
Geacuteneacuterateur 40 mA 40 kV
Monochromateur de rayon incident Oui
Rotation Non
Ouverture de deacutetecteur [deg] 35
Deacutetecteur de discrimination LL [V] 017
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Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri
Les diffeacuterentes phases des eacutechantillons de lateacuterites par lrsquoanalyse en diffraction RX sont
reacutecapituleacutees sur ce tableau
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
Phase Koubri Dano
-massique -massique
Phase majoritaire Kaolinite 333 36
Quartz 326 161
Deuxiegraveme sous-ensemble de phase Goethite FeO(OH) 211 352
Heacutematite Fe2O3 73 63
Ferrite
(fer-alpha)
3 32
Phase anatase TiO2 27
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II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE
1- Preacuteparation de la solution du bleu de meacutethylegravene
La solution megravere du BM de concentration 1 g L-1
a eacuteteacute preacutepareacutee en mettant les cristaux dans un
litre drsquoeau distilleacutee Les solutions standard pour lrsquoeacutetablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage ont
eacuteteacute obtenues par des dilutions successives jusqursquoaux concentrations deacutesireacutees
Le suivi de lrsquoeacutevolution de la concentration du BM au cours du temps est fait par
spectrophotomeacutetrie UVVisible
2- Principe de la spectrophotomeacutetrie UVVisible
La spectrophotomeacutetrie est une technique analytique quantitative qui consiste agrave mesurer
lrsquoabsorbance ou la densiteacute optique drsquoune substance chimique donneacutee en solution La meacutethode
repose sur la loi de Beer-Lambert qui eacutenonce
Lorsqursquoune substance absorbe de la lumiegravere dans le domaine de lrsquoultra-violet et du
visible lrsquoeacutenergie absorbeacutee provoque des perturbations dans la structure eacutelectronique des
atomes ions ou moleacutecules Un ou plusieurs eacutelectrons utilisent cette eacutenergie pour sauter
drsquoun niveau de basse eacutenergie agrave un niveau de plus haute eacutenergie Ces transitions
eacutelectroniques se font dans le domaine de 350 agrave 800nm pour le visible et entre 200 agrave 350
nm pour lrsquoultra-violet
Un milieu homogegravene traverseacute par la lumiegravere absorbe une partie de celle-ci les
diffeacuterentes radiations constituant le faisceau incident sont diffeacuteremment absorbeacutees
suivant leur longueur drsquoonde et les radiations transmisses sont alors caracteacuteristiques du
milieu
Soit un rayon lumineux monochromatique de longueur drsquoonde λ traversant un milieu
homogegravene drsquoeacutepaisseur l Le taux de deacutecroissance de lrsquointensiteacute lumineuse en fonction de
lrsquoeacutepaisseur du milieu absorbant est donneacute par la loi de Lambert
A= log (
) (Eq4)
Avec
I0 intensiteacute initiale de la lumiegravere traverseacutee
I intensiteacute de la lumiegravere transmise
A absorbance
La spectrophotomeacutetrie UVVisible permet de suivre la deacutecoloration des solutions gracircce aux
absorbances qui eacutevoluent en fonction du temps de traitement Elle permet eacutegalement de suivre
lrsquoeacutevolution des ions gracircce agrave leurs diffeacuterents dosages
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3- Caracteacuterisation par spectrophotomeacutetrie UVVisible des solutions du BM
a- Deacutetermination des longueurs drsquoondes drsquoabsorption maximale
Le spectre drsquoabsorbance du BM a eacuteteacute balayeacute entre 200 et 800 nm afin de suivre quantitativement
sa concentration Les pics de notre colorant sont obtenus agrave 661nm et 291nm (fig 8) Les
diffeacuterentes absorbances ont eacuteteacute deacutetermineacutees et une courbe deacutetalonnage a eacuteteacute traceacutee en utilisant
des solutions standard variant de 0 agrave 8 mg L-1
pour les deux longueurs drsquoondes
Figure 8 Spectre du Bleu de meacutethylegravene
b- Etablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage du BM
La concentration [Fx] des solutions eacutetalon varie de 1 agrave 8 mg L-1
Les volumes agrave preacutelever sont
calculeacutes en appliquant lrsquoeacutequation suivante
(Eq5)
Avec [Fx] - Concentration de lrsquoeacutetalon
Vx - Volume drsquoeacutetalon agrave preacuteparer
[M] - Concentration de la solution megravere
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene
Solution Zero 1 2 3 4 5
Concentration [mgL-1] 0 2 3 4 6 8
Volume neacutecessaire [mL] 0 02 03 04 06 08
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Pour tracer la courbe drsquoeacutetalonnage nous avons introduit les diffeacuterents volumes dans des fioles de
100 mL ensuite nous avons compleacuteteacute agrave lrsquoeau distilleacutee jusqursquoau trait de jauge On a mis la
spectrophotomeacutetrie en marche et proceacutedeacute agrave la lecture du blanc puis successivement des solutions
eacutetalons
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm)
Solution 0 1 2 3 4 5
Con (mg L-1
) 0 2 3 4 6 8
Absorbance (nm) pour λ = 661 0 085 13 18 23 3
Absorbance (nm) pour λ = 291 0 04 06 09 12 17
Figure 9 Courbe deacutetalonnage (λmax = 661 nm et λmax = 291 nm) variation de labsorbance en
fonction de la concentration du BM
4- Preacuteparation des solutions de fer
a- Solution de fer industriel
Le reacuteactif utiliseacute est le sulfate ferreux ou sulfate de fer (II) drsquoune poudre blanchacirctre agrave lrsquoeacutetat
anhydre dont la formule est FeSO4 7H2O Pour la preacuteparation du Fe2+
de concentration 3 g L-1
nous avons verseacute 3 g du sulfate ferreux anhydre dans une fiole de 1 L contenant 500 mL drsquoeau
milli-Q puis ajouter une (1) goutte drsquoacide sulfurique (H2SO4) concentreacute agrave 98 dans la fiole et
laisser agiter pendant 30 secondes Apregraves compleacuteter jusqursquoau trait de jauge et placer sous
agitation durant 1 h jusqursquoagrave lrsquoobtention drsquoune solution de couleur rouge brique
b- Solution de fer de la lateacuterite
Pour la deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite les solutions de la lateacuterite
ont eacuteteacute preacutepareacutees de la maniegravere suivante
Pour le lit de lateacuterite nous avons preacuteleveacute
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
Compleacuteter drsquoeau milli-Q (eau ultra pure) jusqursquoau trait de jauge
y = 03938x
Rsup2 = 09869
0
05
1
15
2
25
3
35
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
661nm
y = 02094x
Rsup2 = 09972
0
02
04
06
08
1
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
291 nm
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Ajuster par la suite le pH de la solution agrave 3 avec lrsquoacide sulfurique (concentreacute agrave
95-97)
Figure 8 Lit de lateacuterite
Pour la lateacuterite attaqueacute par de lrsquoacide concentreacute pour lrsquoextraction du Fer
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
30 m L drsquoacide (HClHNO3H2SO4)
Ajouter avec prudence 20 mL drsquoeau milli-Q pour avoir 50 mL de solution
Preacutelever le surnageant pour le traitement du bleu de meacutethylegravene
Figure 9 Attaque acide de la lateacuterite
5- Preacuteparation des meacutelanges colorant- reacuteactif de Fenton
Lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM srsquoest faite par trois diffeacuterentes eacutetapes
Une solution du BM est soumise agrave un traitement par proceacutedeacute Fenton en utilisant du H2O2
et le fer industriel (Fe2+
) ajustement du pH agrave 3 (Fig12)
Figure 10 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel
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Pour la deacutegradation du BM en utilisant la lateacuterite deux eacutetapes ont eacuteteacute imageacutes lrsquoune par
un lit de lateacuterite et lrsquoautre par la lateacuterite attaqueacutee par trois types drsquoacides (Fig13)
Figure 11 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite
6- Etude cineacutetique de la deacutecoloration du BM
Nous avons deacutetermineacute la cineacutetique de deacutecoloration agrave partir des valeurs des absorbances trouveacutees
agrave 661nm La deacutetermination de la constante de vitesse kapp permet de donner un ordre de
grandeur de la vitesse Expeacuterimentalement on peut montrer que la vitesse de reacuteaction bilan du
BM srsquoeacutecrit de la maniegravere suivante
Bleu de meacutethylegravene + OHbull rarr sous-produit du bleu de meacutethylegravene (Eq6)
Pour la cineacutetique drsquoordre 1
V = -
= kapp (Eq7) reacuteaction de pseudo ordre un laquo1 raquo
Avec
V vitesse de deacutegradation catalytique (mg L-1
h-1
)
kapp constante apparente de deacutegradation (min ou h-1
)
[BM] concentration du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
t temps de reacuteaction (h)
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
Ln (
) = kapp t (Eq8)
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Figure 12 Reacuteaction de pseudo ordre 1
Pour la cineacutetique drsquoordre 2
V = -
= kapp (Eq9) reacuteaction de pseudo ordre un laquo2 raquo
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
int
= - int
(Eq10)
(Eq11)
Figure 13 Reacuteaction de pseudo ordre 2
Pour le calcul des rendements ou taux drsquoabattement (τ) agrave lrsquoissu des eacutetudes cineacutetiques de
deacutegradation du BM nous avons utiliseacute cette formule ci-dessous
τ =
(Eq12)
Rsup2 = 09863
-070
-060
-050
-040
-030
-020
-010
000
0 2 4 6 8
ln (C
Co)
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 1
Rsup2 = 09499
0
0005
001
0015
002
0025
003
0 2 4 6 8
1C
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 2
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS
I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL
Tous les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave tempeacuterature ambiante (25degC) Les concentrations du bleu de
meacutethylegravene choisies pour lrsquoexpeacuterience sont 10 et 40 mg L-1
1- Effet de pH du milieu
Etant donneacute que le proceacutedeacute Fenton est baseacute sur lrsquoeffet catalytique du Fer et plus preacuteciseacutement
du Fe2+
il nous est paru neacutecessaire de commencer lrsquoeacutetude par la deacutetermination du pH
optimale pour le proceacutedeacute Lrsquoajustement du pH du milieu srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoune solution
drsquoacide sulfurique Ce choix est justifieacute par lrsquoexistence deacutejagrave au sein de la solution des ions
2-
suite agrave lrsquoaddition du Fe2+
sous la forme de FeSO4 7H2O
Les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes avec une concentration en BM de 20 mg L-1
un rapport R = 15
correspondant agrave des concentrations de 6 et 040 mg L-1
en H2O2 et Fe2+
respectivement et
pour des valeurs de pH variant entre 3 et 5 Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacute sur figure 16
Figure 14 Effet du pH
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t = 20
min)
pH Rendement ()
3 96
35 5245
4 6156
5 5509
000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 5 10 15 20
[BM
] m
gL
ˉˡ
temps de deacutegradation (mn)
pH = 3
pH = 35
pH = 4
pH = 5
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Drsquoapregraves le tableau preacutecegravedent nous observons que le pH favorable pour la deacutegradation du BM
par le proceacutedeacute Fenton est pH = 3 avec un taux de deacutegradation de 96 au bout de 20 min
De nombreux travaux sur les proceacutedeacutes Fenton ont montreacute que le pH 3 semble ecirctre la meilleure
valeur pour une deacutegradation optimale des polluants organique ((Tang and Huang 1996 Kuo
and Lo 1999) Pour la suite du travail nous adopterons deacutesormais cette valeur de pH
2- Effet de la concentration en BM
Nous avons traiteacute agrave un pH = 3 et agrave 25degC deux solutions du BM de concentration diffeacuterentes
(10 mg L-1
et 40 mg L-1
) en fixant les concentrations de Fe2+
agrave 134 mg L-1
et celle du H2O2 agrave
6 mg L-1
(figure 17)
Figure 15Effet de la concentration du BM
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM
[BM] mg L-1
Rendement () Temps de
deacutecoloration (min)
10 9738 8
40 9565 14
Nous avons constateacute que la concentration du BM de concentration 10 mg L-1
srsquoest deacutegradeacutee
rapidement et complegravetement avec un temps de deacutecoloration (td) de 8 min tandis que celle de
40 mg L-1
est plus lente avec un td de 14 min Donc plus la solution est concentreacutee plus le
temps de deacutegradation est important
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La cineacutetique de deacutecoloration du colorant BM de concentrations respectives de 10 et
40 mg L-1
obeacuteit agrave la loi cineacutetique de pseudo premier
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM
Solution kapp
BM = 10 mg L-1
028
BM = 40 mg L-1
010
La deacutetermination de la constante apparente de vitesse montre eacutegalement que cette derniegravere
varie en fonction de la concentration en BM En effet la valeur de kapp est deux fois plus
supeacuterieure pour une concentration en BM de 10 mg L-1
que pour celle de 40 mg L-1
3- Etude spectrophotomeacutetrique UVVisible du bleu de meacutethylegravene
Figure 16 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel
Une solution du bleu de meacutethylegravene de concentration 40 mg L-1
est soumise agrave un traitement par
proceacutedeacute Fenton en utilisant 6 mg L-1
de H2O2 et le fer industriel agrave une concentration de 134
mg L-1
Des preacutelegravevements ont eacuteteacute effectueacutes agrave des intervalles reacuteguliers de temps afin de suivre
lrsquoeacutevolution de la deacutegradation par Spectrophotomeacutetrie Lrsquoanalyse spectromeacutetrique des
eacutechantillons est effectueacutee par un balayage du spectre UV-Visible entre 200 et 800 nm (figure
18)
Nous remarquons que plus le temps de traitement est important plus le pic drsquoabsorbance dans
le visible agrave 661 diminue drsquointensiteacute pour srsquoannuler complegravetement agrave partir du 30 min Par
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contre le pic dans le domaine UV agrave 291 il diminue certes drsquointensiteacute mais ne srsquoannule pas
mecircme apregraves 45 min de traitement
Ce reacutesultat nous permet de conclure que le proceacutedeacute Fenton permet une deacutegradation partielle
de la moleacutecule du BM au bout de notre temps de reacuteaction Drsquoapregraves Cao et al (1999) les pics
appartenant aux domaine drsquoUV entre 200 et 260 sont relatives au cycle benzegravene mono ou
poly substitueacute Ceci revient agrave dire que la deacutegradation du BM passe par deux eacutetapes
Deacutegradation du groupement fonctionnel de la moleacutecule du BM (λ = 661 nm) crsquoest agrave
dire que la rupture de lrsquoheacuteteacuterocycle central entraine la perte des conjugaisons des deux
lateacuteraux ce qui explique la deacutecoloration plus ou moins rapide de la solution
La deacutegradation des cycles benzegravene persistant en solution est beaucoup plus lente
puisque lrsquointensiteacute de ce pic (λ = 291 nm) diminue mais ne srsquoannule pas alors que la
solution est claire On peut dire eacutegalement que cette deacutegradation des cycles benzegravene
persistants est due au temps de reacuteaction trop court
4- Effet de la concentration du H2O2
a) En Absence de Fer
En utilisant deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
nous
avons varieacute les concentrations du H2O2 de 1 agrave 6 mg L-1
en absence du fer agrave un pH = 3 et agrave
tempeacuterature ambiante Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacutes sur la figure ci-dessous
Figure 19 Deacutegradation du BM par H2O2 seul
Quel que soit la concentration du BM 10 mg L-1
ou 40 mg L-1
lrsquoeffet du H2O2 sur la
deacutegradation du colorant est pratiquement nulle En effet apregraves un temps arbitraire de 20 min
de traitement on remarque un taux drsquoabattement de 17 pour la concentration en BM de 10
mg L-1
alors qursquoil est nul pour une concentration initiale de 40 mg L-1
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Il est donc clair que le pouvoir oxydant du H2O2 nrsquoest pas assez suffisant pour pouvoir
deacutegrader le BM En effet le H2O2 agrave un pouvoir oxydant de Edeg = 176 VENH par contre
celui drsquoOHbull est de 28 VENH
La mecircme conclusion a eacuteteacute observeacute par Naima (2008) sur lrsquoutilisation du H2O2 seul dans le
traitement des huiles drsquoolive (margines) Le reacutesultat a donneacute que le H2O2 seul pour des valeurs
de concentrations 3 et 20 g L-1
ne peut eacuteliminer totalement la margine de lrsquoeffluents drsquohuilerie
drsquoolive de concentration initiale de 1 g L-1
la moyenne de taux drsquoabattement obtenue ne
deacutepasse pas la valeur de 32 Yameogo (2013) a remarqueacute eacutegalement que lrsquoutilisation du
H2O2 seul nrsquoa eu aucune influence sur la deacutegradation de lrsquoamarante par proceacutedeacute photo-fenton
et heacuteteacuterogegravene avec charbon actif la concentration nrsquoa pas varieacute tout au long du traitement
b) En preacutesence du Fer
Lrsquoefficaciteacute du traitement est donc tributaire de lrsquoexistence de deux entiteacutes H2O2 et Fe2+
En
effet Bach et al (2010) ont utiliseacute le Fe2+
pour traiter lrsquoeau industrielle ils ont trouveacute que le
fer a permis de mineacuteraliser 95 drsquoeacutethylegravene-glycol et 85 de pheacutenol dans une eau industrielle
par proceacutedeacute Fenton Marciel et al (2004) ont remarqueacute que lrsquoapport de sulfate ferreux a
ameacutelioreacute la reacuteduction du COT de 45 agrave 55 lors drsquoune eacutetude drsquooxydation drsquoune solution
pheacutenolique par le proceacutedeacute photo-fenton
Pour la suite Nous avons maintenu la mecircme variation des concentrations en H2O2 (de 1 agrave 6
mg L-1
) mais en additionnant le fer industriel (sulfate ferreux) avec une concentration de 134
mg L-1
pour deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
agrave
tempeacuterature ambiante et agrave un pH eacutegale agrave 3 Ceci revient qursquoen solution le rapport R =
varie de 075 15 25 5 (Figure 20)
Figure 17 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Quel que soit la concentration initiale en BM ou en H2O2 lrsquoaddition du fer a entraineacute
lrsquoapparition de la deacutegradation graduelle de la coloration
Plus la concentration en H2O2 est importante plus la vitesse de deacutegradation augmente
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
[BM] mg L-1
10 40
Variation de H2O2 Rendement () Rendement ()
1 6730 5508
2 8522 7029
3 9769 9632
6 9954 9860
La figure 20 montre que taux de deacutecoloration en preacutesence du catalyseur devient plus
important avec lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 Il passe apregraves 60 min de
traitement de 6730 pour une concentration en H2O2 de 1 mg L-1
agrave 9954 pour celle de 6
mg L-1
Ceci est parfaitement preacutevisible puisque lrsquoexistence de lrsquoHydroxyde radicalaire principale
responsable de la deacutegradation est tributaire de la concentration initial en H2O2 (Eq2 sect 11)
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence de
la variation du H2O2
[BM] = 10 mg L-1
[BM] = 40 mg L-1
Ordre de la
reacuteaction k k
075 00036 00005 Ordre 2
15 00092 00007
25 0067 0065 Ordre 1
5 02879 0103
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Nous remarquons que lorsque la concentration en H2O2 augmente lrsquoordre partiel de la reacuteaction
change En effet pour des concentrations en H2O2 lt 3 mg L-1
la reacuteaction de deacutegradation est de
lrsquoordre 2 alors que pour des concentrations plus eacuteleveacutees elle est drsquoordre 1
Nadjette (2009) a montreacute que la deacutegradation du Meacutethyle Orange en preacutesence de dioxyde de
titane (TiO2) suit une cineacutetique drsquoordre 1 Redha (2011) a trouveacute eacutegalement lrsquoordre partiel de
la reacuteaction est eacutegal agrave 1 lors de son eacutetude sur le traitement du Rouge drsquoalizarine S et lrsquoOrange
G par proceacutedeacute drsquooxydation avanceacutee (POA)
Bennani et al (2010) ont eacutelimineacute le bleu de meacutethylegravene en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi
(Maroc) Les reacutesultats ont montreacute que le pseudo-second ordre peut deacutecrire le comportement
cineacutetique de lrsquoadsorption du bleu de meacutethylegravene sur lrsquoargile brute et celle purifieacutee Des reacutesultats
similaires ont eacuteteacute observeacutes Gurses et al (2006) et Tsai et al (2007)
Les valeurs de kapp obtenus pour une solution de concentration initiale en BM de 10 mg L-1
sont supeacuterieures agrave celles obtenues pour la solution de 40 mg L-1
et ce lagrave quel que soit lrsquoordre
de la reacuteaction ou la concentration en H2O2 en solution Ces valeurs augmentent avec
lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 et passe de 36 10-3
agrave 02879 et de 05 10-3
agrave 0103
pour une les solutions en BM de 10 et 40 mg L-1
respectivement
5- Effet de la concentration en fer
Pour la suite nous eacutetudierons lrsquoeffet de la concentration en Fer sur lrsquoefficaciteacute du traitement
du BM pour deux solutions de concentration 10 et 40 mg L-1
en BM Les essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes en maintenant constante la concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
et en faisant varieacute la
concentration en Fe2+
de 02 agrave 134 mg L-1
correspondant agrave une variation du rapport R =
de 5 agrave 30
Figure 18 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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En absence de fer aucune baisse dans la concentration en BM nrsquoest observeacutee Pourtant degraves
lrsquoajout drsquoune faible concentration (02 mg L-1
) entraine une diminution progressive de la
couleur au cours du temps Il est eacutegalement observeacute que quel que soit la concentration initiale
en BM le temps de deacutegradation (td) du colorant est inversement proportionnel agrave la
concentration en Fe2+
en solution En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
td
passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 alors que pour une concentration
de 40 mg L-1
il passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig22)
Figure 19 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer industriel
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction du rapport R
[BM] = 10 mg L
-1 [BM] = 40 mg L
-1
kapp kapp
OR
DR
E
1
par
rapport
agrave B
M 30 00027 00125
15 00061 00321
10 0026 00496
5 02879 0103
Nous remarquons que lrsquoeffet de lrsquoaugmentation de la concentration en Fe2+
en solution sur la
cineacutetique de deacutegradation du BM est beaucoup plus important pour des faibles concentrations
(10 mg L-1
) que pour les fortes concentrations (40 mg L-1
) En effet pour une variation de R de
30 agrave 10 kapp eacutevolue de 27 10-4
min agrave 26 10-2
min soit un facteur 100 pour une concentration
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en BM de 10 mg L-1
alors qursquoelle eacutevolue de 00125 agrave 005 soit un facteur 4 pour une
concentration en BM de 40 mg L-1
Drsquoapregraves ces reacutesultats on peut conclure drsquoune faccedilon geacuteneacuterale que la preacutesence drsquoune forte
concentration du catalyseur favorise la formation des radicaux OHbull principaux responsable de
la deacutegradation du BM Pourtant il a eacuteteacute montreacute dans plusieurs eacutetudes (Brillas et al 2004
Diagne 2006 Oturan et al 1999) que le Fe2+
ajouteacute agrave forte dose entraine une perte du
rendement du proceacutedeacute puisque le Fe2+
en plus de son rocircle de catalyseur peut jouer un rocircle de
destructeur crsquoest-agrave-dire qursquoil piegravege les OHbull produits
Lrsquoeacutelimination des polluants reacutefractaires est donc tributaire de la preacutesence des ions meacutetallique
sauf qursquoil neacutecessite un apport important en Fe2+
ce qui entraine un coucirct (Bouafia 2010)
Crsquoest pour cette raison que nous avons opteacute pour lrsquoutilisation de la lateacuterite en faisant une
attaque acide afin drsquoextraire le fer pour traiter le BM
II- UTILISATION DE LATERITE
Les eacutechantillons de la lateacuterite choisie se preacutesentent tous sous forme de poudres de couleur
ocre Lrsquoapplication drsquoun proceacutedeacute qui neacutecessite des quantiteacutes preacutecis de fer est un peu difficile
pour un pays dont le taux drsquoalphabeacutetisation est seulement de 218 et un seuil de pauvreteacute
(PIB par habitant est eacutegal agrave 1500 $) En effet lrsquoajout drsquoune forte concentration du catalyseur
dans la solution agrave traiter peut diminuer lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute Fenton Lrsquoanalyse DRX a
montreacute que la lateacuterite existante au Burkina-Faso est riche en fer En effet pour la reacutegion de
Dano le pourcentage en fer atteint 44 en masse alors que pour Koubri il est de 31
La premiegravere question auquel on srsquoeacutetait poseacute est si le fer eacutetait facilement ex tractable ou bien il
neacutecessite une mineacuteralisation preacutealable
1- Effet des lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
La figure ci-dessous montre lrsquoallure de lrsquoeffet de lit de lateacuterite de Dano drsquoune part et celui de
Koubri drsquoautre avec ajustement de pH dans une solution du BM de concentration 40 mg L-1
en maintenant ma concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
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Figure 20 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
Nous observons que la solution du BM en contact avec le lit de Dano se deacutegrade plus vite que
celle en contact avec le lit de lateacuterite de Koubri Cela est ducirc au fait que la lateacuterite de Dano
libegravere plus facilement sa phase ferrique par rapport agrave celle de Koubri
2- Effet de lrsquoacide sur la lateacuterite (Dano et Koubri)
Dans ce cadre nous avons compareacute lrsquoeffet drsquoun lit de lateacuterite (ajustement du pH) et une lateacuterite
attaqueacutee avec du H2SO4 sur une solution du BM agrave 40 mg L-1
La concentration en H2O2 eacutetant
maintenue agrave 6 mg L-1
(figure 24)
Figure 21 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri
La figure 24 montre que la quantiteacute de colorant deacutegradeacutee deacutecroit plus rapidement dans le cas
de lrsquoattaque acide Ce comportement est ducirc qursquoelle libegravere plus de Fe2+
en solution Le Fe2+
en
contact avec le H2O2 forme les radicaux hydroxyles (OHbull) pour le traitement des polluants
organiques par le proceacutedeacute Fenton
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
[BM] mg
L-1
Dano Koubri
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Rendement
()
4394 9991 364 9685
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Le taux drsquoabattement du BM par lrsquoattaque acide sur la lateacuterite de Dano est de 9991 apregraves
un temps de manipulation de 5 heures alors que celui du lit de lateacuterite (ajustement du pH) est
de 4394 pour le mecircme intervalle de temps
Cette diffeacuterence de rendement entre les lits de deux lateacuterites (Dano 4394 et Koubri
364) est due que la lateacuterite de Dano libegravere plus facilement sa phase ferrique que celle de
Koubri Etant donneacute que les phases ferriques sont les mecircmes pour les deux lateacuterites on
pourrait conclure que la diffeacuterence provient aussi du fait que la lateacuterite de Dano est beaucoup
plus riche en fer Ce qui facilite son extraction et que pour Koubri la phase Anastase en TiO2
pourrait gecircner son extraction
3- Effet de trois types drsquoacides sur la deacutegradation du BM (lateacuterite de Dano et
Koubri)
Nous avons compareacute lrsquoefficaciteacute de 3 acides (sulfurique laquoH2SO4raquo chlorhydrique laquoHCl raquo et
nitrique laquoHNO3raquo) pour lrsquoextraction du fer des lateacuterites La concentration de la solution du
BM utiliseacutee est de 40 mg L-1
la concentration en H2O2 est toujours maintenue agrave 6 mg L-1
Figure 22 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri
La figure 25 montre que la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est la plus efficace pour la
deacutecoloration de la solution En effet Pour la lateacuterite de Dano le td est de 40 mn pour le H2SO4
et drsquoune heure (1h) et 1h30 pour le HNO3 et le HCl respectivement Pour celle de Koubri le
td de la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est drsquoune heure (1h) tandis que pour des deux autres
acides HCl et HNO3 les td sont respectivement de deux (2h) et quatre heure (4h)
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri
[BM] mg L-1
Dano Koubri
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Rendement () 9991 9890 9797 9685 9593 9223
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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On peut deacuteduire que lrsquoefficaciteacute de lrsquoattaque acide par le H2SO4 utiliseacute pour extraire le fer de
la lateacuterite est due au caractegravere diacide (H2SO4)
4- Etude cineacutetique de deacutecoloration par lrsquoattaque acide (Dano et Koubri)
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig26)
Figure 23 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer extrait de la lateacuterite
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction des attaques acides (Dano et Koubri)
Attaque acide Dano Koubri
kapp
OR
DR
E 1 par
rapport
agrave B
M
HCl 00127 00094
HNO3 00131 00096
H2SO4 00142 00194
Nous remarquons que lrsquoutilisation de la lateacuterite de Dano ne change pas lrsquoordre apparent de la
vitesse de deacutegradation qui reste eacutegale 1 La valeur de kapp varie de 127 10-2
min-1
pour HCl et
142 10-2
min pour H2SO4 ce qui confirme bien le reacutesultat obtenu pour la figure 19
Pour la lateacuterite de Koubri la valeur de kapp varie de 910-3
min-1
pour HCl et 194 10-2
min-1
pour H2SO4
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5- Etude comparative entre le traitement du BM en utilisant le rapport R et le fer
de la lateacuterite (Dano et Koubri)
Sur la figure 27 nous avons superposeacute les reacutesultats obtenus pour la deacutegradation drsquoune solution
de 40 mg L-1
du BM en preacutesence de 6 mg L-1
de H2O2 avec lrsquoajout de Fer extrait de la lateacuterite
de Dano et Koubri drsquoune part et le fer industriel drsquoautre part
Figure 24 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel
Il est montreacute que le taux de deacutegradation obtenu est perceptiblement le mecircme seule reste un
handicap le temps de traitement 20 min pour le fer industriel 40 min pour le fer extrait de la
lateacuterite de Dano et 1h pour celui de Koubri
Le traitement par la lateacuterite de Dano est efficace et preacutesente donc un avantage certains
puisqursquoil permet de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du BM par rapport agrave celui par la lateacuterite de
Koubri qui deacutegrade seulement que 9796
Beaucoup drsquoeacutetudes ont eacuteteacute faites sur lrsquoeacutelimination du bleu de meacutethylegravene En utilisant le
charbon actif commercial CECA40 de granulomeacutetrie infeacuterieure agrave 125 μm Houas et al (1999)
ont eacutelimineacute 93 du BM dans lrsquoeau pour un temps de contact de 5heures Kumar and
Tamilarasan (2013) ont utiliseacute 01g de charbon actif agrave base des graines drsquoacacia pour eacuteliminer
9312 de BM Bennani et al (2010) ont eacutetudieacute lrsquoadsorption BM sur lrsquoargile brute et
purifieacutee Ils ont montreacute que le processus drsquoadsorption est tregraves rapide et que 95 de la quantiteacute
adsorbeacutee est atteinte pendant les dix premiegraveres minutes Talidi (2006) a utiliseacute la pyrophyllite
(argile) il a montreacute que lrsquoadsorption du BM est de lrsquoordre de 7845 6658 et 5471
respectivement pour les concentrations initiales de 75 225 et 374ppm Sassi and Bennour
(2011) ont utiliseacute le traitement biologique par Biosorption du BM par Pseudomonas
Aeruginosa isoleacute agrave partir drsquoune boue de laiterie a montreacute un taux drsquoeacutelimination du BM variant
de 45 agrave 55 aux valeurs de pH = 7 et 8
Nous pouvons dire que le traitement par la lateacuterite a permis de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du
BM par rapport aux eacutetudes faites en utilisant drsquoautres mateacuteriaux et que la lateacuterite recouvre
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 100 200 300
[BM
] mg
Lˉˡ
temps de traitement (mn)
Attaque acide
(Dano)
Attaque acide
(Koubri)
Fer industriel
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33 du continent mondial ce qui pourrait rendre son utilisation moins chegravere par rapport aux
autres traitements (Fer industriel Charbon actifhellip) puis qursquoon nrsquoa pas fait une eacutetude
eacuteconomique pour voir son cout
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CONCLUSION
Ce travail qui a porteacute sur la deacutegradation du colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute
Fenton en comparant les performances obtenues entre lrsquoutilisation du fer industriel (Fenton
classique) et le fer extrait de la lateacuterite ont montreacute que
Pour lrsquoutilisation du fer industriel la deacutegradation du BM est obtenue agrave une valeur de 3 pour
une variation du rapport des concentrations R de 15 agrave 5 et que lrsquoutilisation du peroxyde (H2O2)
seul ne peut pas deacutegrader le BM car son pouvoir oxydant nrsquoest pas assez suffisant pour
pouvoir deacutegrader le colorant Lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute est donc intimement lieacutee agrave lrsquoexistence de
deux reacuteactifs En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
le temps de deacutecoloration
(td) passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 et pour celle de 40 mg L-1
il
passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R Le traitement du BM par proceacutedeacute
fenton est donc tributaire de lrsquoutilisation de Fe2+
Afin de minimiser le coucirct du traitement et surtout voir lrsquoefficaciteacute du traitement en utilisant la
lateacuterite nous avons essayeacute de remplacer le fer industriel par le fer extrait de la lateacuterite
provenant de deux reacutegions du Burkina-Faso Dano et Koubri
Les reacutesultats obtenus par lrsquoutilisation du fer de la lateacuterite sont inteacuteressants pour des eacutetudes sur
drsquoautres colorants En effet le lit de lateacuterite avec ajustement du pH a permis une deacutegradation du
colorant de 44 pour un temps de traitement de 5h tandis que le traitement par lrsquoattaque acide
lui a deacutegradeacute le BM de pregraves que 100 En effet les taux drsquoabattements pour lrsquoattaque acide de
la lateacuterite de Dano et de Koubri sont respectivement de 99 au bout de 40 min et de 97 pour
une manipulation drsquoenviron 1 h
Cette eacutetude sur la deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en utilisation le fer de la lateacuterite
nous a permis de montrer qursquoil est possible de simplifier de point de vue utilisation et coucirct le
proceacutedeacute Fenton pour les colorants syntheacutetiques drsquoeffluents industriel
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PERSPECTIVES
En perspectives il serait inteacuteressant
De faire une eacutetude approfondi pour voir le cout du traitement du proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite
Essayer de traiter drsquoautres familles de colorants en utilisant la lateacuterite attaqueacutee par
lrsquoacide pour voir lrsquoefficaciteacute du systegraveme
Appliquer le traitement sur des effluents textiles reacuteels
Imaginer un systegraveme de traitement agrave grand eacutechelle
Essayer le traitement sur drsquoautres polluants reacutecalcitrant PCB pheacutenol pesticides
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE
Adnosinda M Martins M Nelson LJD Queiroz M (2003) Comparative studies of
fungal degradation of single or mixed bioaccessible reactive azo dyes Chemosphere
Vol 52 Page 973
Anselme C Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New-York Mc Graw
Hill Mallevialle Page 1087
Bach A Zach-Maor A Semiat R (2010) Characterization of iron oxide nanocatalyst in
mineralization processes Elsevier pp 6 Page 6
Barbeni M Minero C Pelizzetti E (1987) Chemical degradation of chlorophenols with
Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 16 Page 2237
Barclay S Buckley C (2000) Waste minimization guide for the textile industry University
of Durban South Africa Water Research Commission 1 Page 8
Barka N (2008) Lrsquoeacutelimination des colorants de synthegravese par adsorption sur un phosphate
naturel et par degradation photo catalytique sur TiO2 supporte (Thegravese doctorat Ndeg65)
Universiteacute Ibn Zohr UFR Physico-chimie des Mateacuteriaux agrave Caractegraveres Appliqueacutes Page
149
Benitez FJ Acero JL Real FJ (2001) The role of hydroxyl radical for the decomposition
of p-hydroxyl phenylacateic acid in aqueous solution Wat Res Vol 35 5 Page1343
Bennani Karim A Mounir B Hachkar M Bakasse M Yaacoubi A (2010) Elimination
du colorant basique ldquoBleu de meacutethylegravenerdquo en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi Erudit
_Journal of Water Science Vol 23 ndeg4 Page 388
Bouafia S (2010) Deacutegradation des colorants textiles par procegravedes drsquooxydation avanceacutee baseacutee
sur la reacuteaction de Fenton (Thegravese doctorat) Paris-Est et Saad Dahlab Paris Page160
Brillas E Boye B Sires I Garrido J Rodriguez R Arias C Cabot P-L (2004)
Electrochemical destruction of chlorophenoxy herbicides by anodic oxidation and
electro-fenton using a boron-bored diamond Electrochim Acta Vol49 Page 4496
Calobro V Pantano G Kang R Molinari R Drioli E (1990) Experimentation study on
integrated membrane processes in treatment of solution simulating textile effluents
Energy and analysis Vol 78 ndeg 2 Page 277
Cao J Wei L Huang Q Han S (1999) Reducing degradation of azo bye zero-valent iron
in aqueous solution Chemosphere Vol38 Page 571
De Heredia JB Torregrosa J Dominguez JR Peres JA (2001) Kinetic model for
phenolic compound oxidation by Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 45 Page90
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 41 -
Derradji C (2012) Traitement des eaux industrielles degradation des colorants azoiumlques par
un procegravede inteacutegreacute couplant un procegravede drsquooxydation avanceacutee et un traitement biologique
(Thegravese doctorat) Universiteacute Ferhat Abbas Page187
Diagne M (2006) Etude de degradation par oxydation avanceacutee eacutelectrochimique et
photochimique de pesticides organophosphoreacutes application a la degradation du
parathion meacutethyle et de lrsquoacephate en milieu aqueux (Thegravese doctorat) Universiteacute de
Marne-La valleacutee Page200
Ghosh D Bhattacharyya KG (2002) Adsorption of methylene blue on kaolinite Appl clay
Sci Vol20 Page 300
Goel RK Flora JRV Ferry J (2003) Mechanisms for naphthalene removal during
electrolytic aeration Wat Res V 37 Page 901
Gurses A Dogar Ccedil Yalcin M Accedilikyildiz M Bayrak R Karaca S (2006) The
adsorption kinetics of the cationic dye methylene blue onto clay J Hazard MatB Vol
131 Page 228
Haber F Weiss J (1934) The catalytic decomposition of hydrogen peroxide by iron salts
Pro Roy Soc A Vol147 Page 351
Hamada K Nishizawa M Yoshida D Mitsuishi M (1998) Degradation of an azo dye by
sodium hypochlorite in aqueous surfactant solution Dyes and pigments Vol 36 Page
322
Hayet B (2011) Elimination du 4-chlorophenols par POA (Thegravese doctorat) University Abou
Barh Belkaid Alger Page 164
Hsing HJ Chiang PC Chang EE Chen MY (2007) The decolorization and
mineralization of acid orange 6 azo in aqueous solution by advanced oxidation
processes A comparative study J Hazard Matter Page 16
Jaussaud P (1993) Histoire des colorants naturels Page 3
Kumar M Tamilarasan R (2013) Modeling studies for the removal of methylene blue from
aqueous solution using acacia fumosa seed shell activated carbon Elsevier Page 1116
Kuo CY Lo SL (1999) Oxidation of aqueous chlorobiphenols with photo-Fenton process
Chemosphere Vol 38page2051
Kuo W (1992) Decolorizing dye wastewater with Fentonrsquos reagent Vol 26 Ndeg 7 Page 886
Li ZM Shea PJ Comfort SD (1997) Fenton oxidation of 2 4 6-trinitrotoluene in
contaminated soil slurries Envir Eng Sci Vol 14 Page 56
Lopez C Valade AG Combourieu B Mielgo I Bouchon B Lema JM (2004)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 42 -
Mechanism of enzymatic degradation of the azo dye orange ii determined by exist 1h
nuclear magnetic resonance and electrospray ionization-ion trap mass spectrometry
Biochem Vol 335 Page 149
Mansour HB Boughzala O Dridi D Barillier D Chekir-Ghedira L Mosrati R (2010)
Les colorants textiles sources de Contamination de lrsquoeau Criblage de la toxiciteacute et des
meacutethodes de traitement Erudit Vol 24 ndeg 3 Page 238
Marciel R Santrsquoanna JGL Dezotti M (2004) Phenol removal from high salinity effluents
using Fentonrsquos reagent and photo-fenton reactions Chemosphere Vol57 Page 719
Martinez-Huitle CA Ferro S (2006) Electrochemical oxidation of organic polluants for the
wastewater treatment direct and indirect processes Chem Soc Rev Vol 35 Page
1340
Meink F Stoof H Kohrschuter H (1997) Les eaux reacutesiduaires individuelles Masson 2egraveme
eacutedition
Nadjette (2009) Deacutegradation photo catalytique de polluants organiques (Meacutethyle orange
pentachlorophenol et acide benzoiumlque) en preacutesence du dioxyde de titane nanocristallin
eacutelaboreacute par la meacutethode sol-gel (Thegravese doctorat) Badji Mokhtar-Annaba University
Page101
Naima S (2008) Traitement des effluents des huileries drsquoolive par oxydation au H2O2 (Thegravese
doctorat) Universiteacute MrsquoHamed Bougara-Boumerdes Laboratoire de Recherche
Technologie Alimentaire (LRTA) Page 154
Neyens E Baeyens J Weemaes M De Heyder B (2003) Pilot-scale peroxidation (H2O2)
of sewage sludge J Hazard MatB Page 106
Oturan M Aaron J Oturan N Pinson J (1999) Degradation of chlorophenoxyacid
herbicide in aqueous media using a nevol electrochemical method Pestic Sci Vol55
Page 562
Ounissa K (1996) Biodeacutegradabiliteacute adsorption et eacutechange ionique de quelques colorants
cationiques preacutesents dans les effluents liquides de la teinturerie de lrsquouniteacute Couvertex
drsquoAinDjasser (Thegravese doctorat) University Mentouri Constantine Page 103
Pagga U Brown D (1986) The degradation of dyestuffs part II Behaviour of dyestuffs in
aerobic biodegradation tests Chemosphere 15 4 Page 491
Parsons S (2004) Advanced oxidation processes for water and wastewater treatment Iwa
Alliance House Londres Page 356
Raghavacharya C (1997) Color removal from industrial effluents - A comparative review of
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 43 -
available technologies Chem Eng World Vol 32 Page 54
Redha MD (2011) Traitement de colorants azoiumlque et anthroquinoniques par procegravedes
drsquooxydation avanceacutees (POA) (Thegravese doctorat) Universiteacute de Sciences et Tchnologies de
Lille 1 Universiteacute Abdelhamid IBN Badis de Mostaganem Page 202
Spadaro JT Isabelle L Renganathan V (1994) Hydroxyl radical mediated degradation of
azo dyes Evidence for benzene generation Envir Sci Techn Vol 26 Page 1389
Suty H De Traversay C Coste M (2003) Application of advanced oxidation processes
Present and future Page 8
Tang W Huang CP (1996) 2 4-dichlorophenol oxidation kinetics by Fentonrsquos reagent
Environ Scie Techn Vol17 Page 1378
Tang WZ Tassos S (1997) Oxidation kinetics and mechanisms of trihalomethanes by
Fentonrsquos reagent Wat Res Vol 31 Ndeg 5 Page 1125
Taylor J Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New - York Mc Graw-
Hill Vol 9 Page 9
Tsai W Hsu H Su TY Lin KY Minglin C Dai T (2007) The adsorption of cationic
dye from aqueous solution onto acid-activated andesite J Hazard Matter Vol147
Page 1062
Van der Bruggen B Lejon l Vandecasteele C (2003) Reuse treatment and discharge of the
concentration of pressure-driven membrane processes Environ Scie Techn Vol 37 ndeg
37 Page 3738
Vendevivere PC Bianchi R Verstraete W Y (1998) Treatment and creuse from the textile
wet-processing industry Review of emerging technologies J Chem Techn Biotechn
Vol72 Page 302
Watts RJ Jones AP Chen P-H Kenny A (1997) Mineral-catalyzed Fenton-like
oxidation of sorbed chlorobenzenes Water Environment Research 69 Page 275
Wu CH Chang CL (2006) Decolorization of reactive red 2 by advanced processes
comparative studies of homogeneous and heterogeneous systems J Hazard Matter
Page 272
Yameogo DDS (2013) Deacutegradation de lrsquoamarante par procegravede photo-Fenton homogegravene et
heacuteteacuterogegravene avec charbon actif(CA) (Rapport de stage) Page 30 2IE
Yoshida M Lee BD Hosomi M (2000) Decomposition of aqueous tetrachloroethylene by
Fenton oxidation treatment Water Sci Technol Vol 42 Page 208
Zaviska F Drogui P Mercier G Blais J-F (2009) Proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee dans le
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 44 -
traitement des eaux et des effluents industriels Application agrave la deacutegradation des
polluants reacutefractaires Erudit Vol 22 ndeg 4 Page 564
Zawlotzki Guivarch E (2004) Traitement des polluants organiques en milieux aqueux par
procegravede eacutelectrochimique drsquooxydation avanceacutee ldquoElectro-Fentonrdquo Application a la
mineacuteralisation des colorants syntheacutetiques (Thegravese doctorat) Universiteacute de Marne-La
valleacutee Page 205
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE I REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
I- LES COLORANTS (Caracteacuteristiques classification et toxiciteacute)
1- Historique des colorants
Depuis le deacutebut de lrsquohumaniteacute les colorants appliqueacutes dans pratiquement toutes les activiteacutes
humaines (peinture teinture du papier de la peau et des vecirctements) eacutetaient drsquoorigines naturelles
et veacutegeacutetales Ces colorants sont tous des composeacutes aromatiques qui proviennent essentiellement
des plantes tel que lrsquoalizarine et lrsquoindigo Lrsquoindustrie des colorants syntheacutetiques est neacutee en 1856
quand le chimiste anglais W H Perkin dans une tentative de synthegravese de la quinine artificielle
pour soigner la malaria a obtenu la premiegravere matiegravere colorante syntheacutetique qursquoil appela
mauve (aniline colorant basique) Apregraves la deacutecouverte de la mauve de nouveaux colorants
ont commenceacute agrave paraitre sur le marcheacute (Jaussaud 1993)
Au deacutebut du 20egraveme
siegravecle les colorants syntheacutetiques ont presque complegravetement supplanteacutes les
colorants naturels Selon Mansour et al (2010) la production mondiale des colorants est
estimeacutee agrave plus de 800000 tonnesan
2- Deacutefinition des colorants
Un colorant est une substance coloreacutee qui interagit avec le milieu dans lequel elle est introduite
et le colore en srsquoy dissolvant etou dispersant lui confeacuterant la proprieacuteteacute de teindre Cette
proprieacuteteacute reacutesulte drsquoune affiniteacute particuliegravere entre le colorant et la fibre Selon le type
drsquoapplication et drsquoutilisation les colorants syntheacutetiques doivent reacutepondre agrave un certain nombre
de critegraveres afin de prolonger la dureacutee de vie des produits coloreacutes sur lesquels ils sont appliqueacutes
Ces critegraveres sont la reacutesistance agrave lrsquoabrasion la stabiliteacute photolytique des couleurs la reacutesistance
agrave lrsquooxydation chimique (notamment les deacutetergents) et aux attaques microbiennes(Pagga and
Brown 1986) et (Zawlotzki Guivarch 2004)
3- Classification des colorants syntheacutetiques
Les matiegraveres colorantes se caracteacuterisent par leur capaciteacute agrave absorber les rayonnements lumineux
dans le spectre visible (de 380 agrave 750 nm) La transformation de la lumiegravere blanche en lumiegravere
coloreacutee par reacuteflexion sur un corps ou par transmission ou diffusion reacutesulte de labsorption
seacutelective deacutenergie par certains groupes datomes appeleacutes chromophores la moleacutecule colorante
eacutetant le chromogegravene Dautres groupes datomes du chromogegravene peuvent intensifier ou changer
la couleur due au chromophore ce sont les groupes auxochromes (Barka 2008)
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4- Les colorants aziniques (thiazines)
Les colorants thiazines sont analogues aux colorants oxazines sauf que lrsquoatome de soufre
remplace lrsquoatome drsquooxygegravene dans lrsquoanneau heacuteteacuterocyclique Ces colorants ont un noyau
phenazonium comme chromophore avec des groupes amineacutes en para par rapport au soufre
comme auxochrome Ils ont un intervalle de couleur du vert au bleu et ils sont stables agrave la
lumiegravere Ils sont utiliseacutes dans le domaine du textile meacutedecine pharmacie et biologie
Seulement cinq colorants thiazines sont connus et toujours fabriqueacutes azure A azure B azure C
thionine et bleu de meacutethylegravene
Le colorant thiazine le plus important est le bleu de meacutethylegravene deacutecouvert par Caro en 1876
Colorants doxazines Colorants thiazines
Oxazines
Thiazine
5- Toxiciteacute des colorants
La prise de conscience quant agrave la dangerositeacute de certains colorants a commenceacute vers 1890 ougrave
lrsquoon surveillait essentiellement les teneurs en cuivre en arsenic et en plomb dans les colorants
syntheacutetiques ou mineacuteraux Cependant bien que des toxicologues aient auparavant mis en
eacutevidence chez les animaux le risque de cancer lieacute agrave lrsquoingestion de certains colorants azoiumlques
rouges ce nrsquoest qursquoapregraves la deuxiegraveme (2egraveme
) guerre mondiale que des seacuterieux tests biologiques
ont abouti agrave la remise en cause de la plupart des colorants utiliseacutes Une reacuteglementation plus
exigeante a eacuteteacute instaureacutee en 1960 concernant le test de toxicologique des colorants mis sur le
marcheacute Pour le cas du Burkina-Faso il yrsquoa un deacutecret ndeg2001-185 (article 12) portant
interdiction de rejet dans lrsquoenvironnement de certaines substances canceacuterigegravenes dans
lrsquoenvironnement
6- Proprieacuteteacutes physico-chimiques du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene colorant azinique (thiazine) de la famille basique ou cationique aussi
appeleacute chlorure de bis-(dimethylamino)- 37 phenazathionium est soluble dans lrsquoeau (50 g L-1
) et
moins soluble dans lrsquoalcool (10 g L-1
) Sa formule chimique est C16H18ClN3S une masse molaire
de 319852 g mol-1
se preacutesente sous forme drsquoune poudre cristalline drsquoun bleu fonceacute est un deacuteriveacute
azoteacute (Fig1)
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Figure 1 Bleu de meacutethylegravene et sa structure chimique
Il est couramment utiliseacute comme modegravele de contaminant organique en raison de sa structure
moleacuteculaire stable Dans la reacuteaction de reacuteduction le BM se transforme en leuco meacutethylegravene
incolore due agrave la perte du doublet libre de lrsquoazote et introduction drsquoun atome drsquohydrogegravene
Le BM sous sa forme incolore est
(Eq 1)
bleu de meacutethylegravene chlorure de meacutethylthioninium
S
N
N NCl-
hydroxyde de meacutethylthioninium
S
N
N N HO
Figure 2 Forme incolore du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene est le colorant le plus couramment utiliseacute dans la teinture du coton du bois
et de la soie Il peut provoquer des brucirclures oculaires responsables de blessures permanentes aux
yeux de lrsquohomme et des animaux Son inhalation peut donner lieu agrave des difficulteacutes respiratoires
entrainer des cas drsquoaneacutemie apregraves une absorption prolongeacutee et son ingestion par la bouche produit
une sensation de brucirclure provoque des nauseacutees des vomissements transpiration et sueurs
froides abondantes (Ghosh and Bhattacharyya 2002) Il est aussi est toxique pour les algues et
les petits crustaceacutes agrave partir des concentrations de 01 mg L-1
et 2 mg L-1
respectivement (Ounissa
1996 Meink et al 1997)
Le traitement des rejets industriels contenant ce type de colorant srsquoavegravere drsquoun grand inteacuterecirct
II- TRAITEMENT DES REJETS TEXTILES
1- Geacuteneacuteraliteacutes sur les meacutethodes de traitements
Le traitement des rejets textiles compte tenu de leur heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute de composition conduira
toujours agrave la conception drsquoune chaine de traitement assurant lrsquoeacutelimination des diffeacuterents
polluants par des eacutetapes successives La premiegravere eacutetape consiste agrave eacuteliminer la pollution par
lrsquointermeacutediaire de preacutetraitement (deacutegrillage dessablage deacuteshuilage etc) etou de traitement
physique ou physico-chimique assurant une seacuteparation solide-liquide Drsquoapregraves Barclay and
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Buckley (2000) les techniques de deacutepollution intervenant le plus courant en deuxiegraveme eacutetape
dans les industries se divisent en trois cateacutegories
1- Biologique
Traitement aeacuterobie
Traitement anaeacuterobie
2- Physique
Meacutethode de preacutecipitation (coagulation floculation seacutedimentation)
Adsorption (sur charbon actif)
Osmose inverse filtration sur membrane
3- Chimique
Oxydation (oxygegravene ozone oxydants tels que le H2O2 NaOCl)
Reacuteduction (Na2S2O2)
Meacutethode de complexomeacutetrique
Reacutesine eacutechangeuse drsquoions
A- Meacutethodes biologiques
Lrsquoavanceacutee technologique a permis la conception des systegravemes de traitement biologique
perfectionneacutes en se basant sur lrsquoautoeacutepuration naturelle des eaux Ces proceacutedeacutes biologiques se
font selon deux modes traitements en aeacuterobie (en preacutesence de lrsquooxygegravene) et traitement en
anaeacuterobie (les microorganismes deacutegradent la matiegravere organique en absence de lrsquooxygegravene)
Les proceacutedeacutes drsquoeacutepuration par voie biologique sont baseacutes sur la transformation microbienne des
colorants La plupart des colorants azoiumlques sont tregraves stables et non biodeacutegradables Beaucoup
drsquoeacutetudes ont deacutemontreacute la biodeacutegradation partielle ou complegravete de certains colorants par voie
biologiques (Adnosinda et al 2003) et (Lopez et al 2004) Mecircme si ces techniques sont
adapteacutees agrave un nombre de polluants organiques elles ne sont pas toujours applicables sur les
effluents textiles industriels en raison de fortes concentrations de polluants de leur toxiciteacute qui
entrainent la destruction des microorganismes ou des boues biologiques agrave traiter
B- Meacutethodes physiques
Lorsque les eaux useacutees ne se precirctent pas agrave une deacutepollution par voie biologique (effluent peu ou
pas biodeacutegradable tempeacuterature trop faible valeurs extrecircmes de pH preacutesence de toxiques)
des proceacutedeacutes physico-chimiques classiques permettent de compenser soit en se substituant
totalement agrave lrsquoeacutepuration par voie biologique soit en traitement compleacutementaire On peut citer
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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par exemple la coagulation-floculation suivie drsquoune deacutecantation (clarification) lrsquoadsorption sur
charbon actif lrsquoeacutechange drsquoions ou la filtration membranaire
B1- Coagulation-floculation
Sous le terme de coagulationndashfloculation on entend tous les processus physico-chimiques par
lesquels des particules colloiumldales ou des solides en fine suspension sont transformeacutes par des
floculants chimiques en espegraveces plus visibles et seacuteparables (les flocs) Les flocs formeacutes sont
ensuite seacutepareacutes par deacutecantation et filtration puis eacutevacueacutes Les coagulants inorganiques tels que
lrsquoalun (Al2(SO4)314H2O) donnent les reacutesultats plus que satisfaisants pour la deacutecoloration des
effluents textiles contenant des colorants disperseacutes de cuve et soufreacutes mais sont totalement
inefficaces pour les colorants azoiumlques acides et basiques (Barclay and Buckley 2000) et
(Vendevivere et al 1998) Par ailleurs la coagulationndashfloculation ne peut ecirctre utiliseacutee pour les
colorants fortement solubles dans lrsquoeau comme le cas du BM
Le principal deacutesavantage de cette technique est qursquoelle geacutenegravere une importante quantiteacute de boue
entrainant des investissements suppleacutementaires
B2- Filtration membranaire
Dans ce proceacutedeacute les polluants sont retenus par une membrane semi permeacuteable dont le diamegravetre
des pores est infeacuterieur agrave celui des moleacutecules agrave eacuteliminer Cette technique est largement utiliseacutee
dans le domaine de lrsquoeau potable et le dessalement La filtration sur membrane sous lrsquoeffet
drsquoune pression hydraulique se deacutecline en microfiltration lrsquoultrafiltration la nano filtration et
lrsquoosmose inverse Parmi les quatre types de proceacutedeacutes la nano filtration et lrsquoosmose inverse sont
les plus adapteacutes agrave la reacuteduction partielle de la couleur et des petites moleacutecules organiques
(Taylor and Jacobs 1996) (Calobro et al 1990) En effet la nano filtration srsquoapplique surtout
au traitement des bains de teinture de colorants reacuteactifs en agissant comme un filtre moleacuteculaire
tandis que la microfiltration retient les mateacuteriaux colloiumldaux tels que les colorants disperseacutes ou
de cuve gracircce agrave une laquomembrane eacutecranraquo (Van der Bruggen et al 2003) Lrsquoultrafiltration ne
srsquoapplique qursquoagrave la reacuteduction de DCO et des solides en suspension (Anselme and Jacobs 1996)
et nrsquoest reacuteellement efficace qursquoen combinaison avec la coagulationfloculation
B3- Adsorption sur charbon actif et autres mateacuteriaux
Le polluant est transfeacutereacute de la phase liquide vers la phase solide lors de lrsquoadsorption Le
charbon actif eacutetant consideacutereacute comme lrsquoadsorbant le plus efficace pour la reacuteduction de la
couleur est limiteacute pour lrsquoeacutelimination de certains colorants Seuls les cationiques colorant agrave
mordant disperseacutes ou dits de cuve sont eacutelimineacutes par cette technique (Raghavacharya 1997)
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C- Meacutethodes chimique
Les techniques drsquooxydation chimiques sont geacuteneacuteralement appliqueacutees quand les proceacutedeacutes
biologiques sont inefficaces Elles peuvent ecirctre ainsi utiliseacutees pour les proceacutedeacutes biologiques en
eacutetapes de preacutetraitement afin de diminuer la charge polluante Lrsquooxydation chimique est
eacutegalement appliqueacutee pour le traitement des organiques dangereux preacutesents en faibles
concentrations et des effluents chargeacutes de constituants reacutesistants aux meacutethodes de
biodeacutegradation Le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) le Cl2 et O3 sont les reacuteactifs les plus souvent
utiliseacutes pour ce type de traitement Le H2O2 est un oxydant moyennement fort et son application
pour le traitement des polluants organiques et inorganiques est bien eacutetablie (Neyens et al
2003) Mais lrsquooxydation par H2O2 nrsquoest pas suffisamment efficace pour de fortes concentrations
en colorant Hamada et al (1998) ont proposeacute de traiter les colorants azoiumlques par hypochlorure
de sodium Cependant si la moleacutecule initiale est deacutetruite les halogegravenes sont susceptibles de
former des trihalomeacutethanes comme sous-produits de deacutegradation lesquels sont canceacuterigegravenes
pour lrsquoHomme
Drsquoougrave la neacutecessiteacute drsquoutiliser des produits drsquooxydation encore plus performant comme les
proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutes (POA)
2- Procegravedes classiques de traitement des effluents textiles Proceacutedeacutes drsquoOxydation
Avanceacutee (POA)
Lrsquoindustrialisation intensive qui a vu le jour au cours du dernier siegravecle a causeacute lrsquoapparition dans
lrsquoenvironnement de polluants eacutemergents reacutefractaires qui sont reconnus canceacuterigegravenes et
mutagegravenes Dans lrsquooptique de limiter la pollution de lrsquoenvironnement des strateacutegies de
traitement efficaces et eacutecologiques ont eacuteteacute deacuteveloppeacutees Parmi ces strateacutegies se trouve
lrsquoapplication des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee (POA) Figure 3
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Il srsquoagit de proceacutedeacutes de traitement oxydatif qui peuvent ecirctre subdiviseacutes en quatre groupes
(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse
utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et reacutepondent aux
critegraveres suivant (Suty et al 2003)
Ne pas induire de pollution secondaire
Non toxique
Non corrosif pour les eacutequipements
Etre le plus rentable possible
Etre relativement le plus simple agrave manipuler
Les OHbull sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse utiliser dans le domaine des
eaux et des effluents industriels avec une vitesse drsquooxydation (109
fois plus eacuteleveacutee) agrave celle de
lrsquoozone et son potentiel drsquooxydation est de 28 VENH (Parsons 2004) Tableau 1
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique
Oxydant Pouvoir oxydant Edeg (VENH)
OHbull 280
Oo 242
O3 207
H2O2 (milieu acide) 178
Cl2 136
O2 123
Plusieurs secteurs ont utiliseacutes ces proceacutedeacutes pour traiter leurs eaux par exemple Parsons (2004)
lrsquoa utiliseacute pour le traitement des eaux de surface et souterraines Martinez-Huitle and Ferro
(2006) lrsquoont utiliseacute pour le traitement des eaux industrielles Hayet (2011) lrsquoa testeacute dans
lrsquoeacutelimination du 4- chloropheacutenol Hsing et al (2007) et Wu and Chang (2006) ont lrsquoutiliseacute pour
deacutecolorer les eaux des industries textiles Bouafia (2010) a utiliseacute le proceacutedeacute drsquooxydation
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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avanceacutee baseacutee sur le reacuteactif de fenton pour deacutegrader les colorants textiles Derradji (2012) a
coupleacute le POA avec un traitement biologique pour le traitement des eaux useacutees industrielles
3- Reacuteactif de Fenton (H2O2Fe2+
)
Fenton avait deacutecrivit agrave la fin du XIX egraveme
siegravecle que le fer ferreux (Fe2+
) favorisait fortement
lrsquooxydation de lrsquoacide maleacuteique par le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) en milieu acide (Fenton
1894) Des travaux ulteacuterieurs ont montreacute que la combinaison de H2O2 et de Fe2+
nommeacute
laquo Reacuteactif de Fenton raquo eacutetant un oxydant efficace pour une grande varieacuteteacute de substrats
organiques notamment les pheacutenols les pesticides les aromatiques polycycliques et des
colorants en particulier les azoiumlques (Spadaro et al 1994 Benitez et al 2001 De Heredia et
al 2001) Quarante (40) ans plus tard Haber and Weiss (1934) identifiaient le radical
Hydroxyl comme eacutetant lrsquoespegravece oxydante de la reacuteaction preacutesenteacutee ci-dessous et communeacutement
appeleacutee reacuteaction de Fenton
(Eq2)
Le fer ferrique geacuteneacutereacute peut ensuite reacuteagir avec le peroxyde drsquohydrogegravene pour redonner le fer
ferreux
(Eq3)
La vitesse de deacutecomposition de H2O2 par le Fer II augmente lorsque le pH augmente (le 5) car
dans cette gamme de pH la forme preacutedominante Fe(OH) 2+
est beaucoup plus reacuteactive que lrsquoion
Fe2+
(Kuo 1992)
Lrsquoeacutetude de la deacutepollution des effluents textiles coloreacutes par le proceacutedeacute Fenton (systegraveme H2O2
Fe2+
) a eacuteteacute reacuteveacuteleacutee tregraves efficace et plusieurs eacutetudes ont montreacute que le taux de mineacuteralisation des
colorants syntheacutetiques augmente avec lrsquoaugmentation des doses des reacuteactifs et du temps de
reacuteaction Le rapport des reacuteactifs R =
et le rapport
joue aussi un rocircle important
dans la vitesse de deacutegradation de colorants de deacutepart et sur le taux de mineacuteralisation (Kuo
1992)
Le proceacutedeacute Fenton possegravede trois (03) caracteacuteristiques attractives pour le traitement des
composeacutes organiques (Redha 2011)
Les radicaux hydroxyles OHbull produits reacuteagissent tregraves rapidement (10
9 fois plus reacuteactif
que le O3)
Les reacuteactifs sont simples agrave manipuler et sans danger pour lrsquoenvironnement
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Les produits finaux de deacutegradation (H2O CO2 ions mineacuteraux et hydroxydes ferriques)
nrsquointroduisent pas une pollution suppleacutementaire
Le proceacutedeacute de Fenton est composeacute geacuteneacuteralement de quatre eacutetapes principales ajustement du
pH oxydation neutralisation et coagulationpreacutecipitation Pour lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute la
reacuteaction de fenton ne peut se produire qursquoagrave un pH voisin ou eacutegal agrave 3 ce qui reacutesulte un ajout des
solutions acides Au-delagrave des valeurs de pH comprises entre 3 et 4 le fer (Fe2+
ou Fe3+
) est
susceptible de preacutecipiter et former des hydroxydes de fer induisant ainsi une faible activiteacute
catalytique Le milieu doit ecirctre approvisionneacute drsquoune maniegravere continue Ce qui peut alourdir les
couts de traitement
Le proceacutedeacute Fenton est consideacutereacute aujourdrsquohui comme le proceacutedeacute dont sa mise en œuvre est facile
et plus utiliseacute dans le monde pour le traitement drsquoeffluents industriels textiles mais le proceacutedeacute
est limiteacute par le manque de geacuteneacuteration du catalyseur qui neacutecessite geacuteneacuteralement un apport
constat en reacuteactif et qui contraint de ce fait agrave lrsquoapprovisionner en continu le milieu en peroxyde
drsquohydrogegravene (H2O2) tregraves couteux
III- LA LATERITE
Le Burkina-Faso est un pays de lrsquoAfrique occidentale avec une superficie de 274 000 kmsup2 et le
recouvrement lateacuteritique est un caractegravere dominant des paysages peacuteneacuteplaines ou tabulaires qui
caracteacuterisent sa plus grande partie Les lateacuterites se preacutesentent sous forme de plateaux eacutetendus
buttes teacutemoins cuirasses indureacutes etc Lrsquoeacutepaisseur de ces lateacuterites varie selon la nature des
formations sur lesquelles elles se reposent
La lateacuterite (du latin later brique) est une roche rouge ou brun qui se forme par alteacuteration des
roches sous les climats tropicaux Elle est constitueacutee du fer (Limonite ferrihydrite geothite
heacutematite) drsquoaluminium (Gibbsite cliachite boehmite) de titane de manganegravese et de
silicium On la trouve surtout en domaine intertropical et recouvre 33 des continents
Pour lrsquoeacutetude de la deacutegradation du colorant BM nous avons utiliseacute deux types de lateacuterite
provenant lrsquoune de la reacutegion de Koubri dans le Centre et contenant 314 de fer et lrsquoautre dans
la reacutegion Sud-Ouest du Burkina-Faso contenant 447 pour le traitement (Figure 4) Ces
lateacuterites ont eacuteteacute caracteacuteriseacutees au Laboratoire CRISMAT (Centre National de Recherche et de
Technologie Mateacuteriaux ENSI Caen) en France
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE II MATERIELS ET METHODE
Lrsquoutilisation des substances organiques dans lrsquoindustrie sans traitement est la deacutegradation de la
qualiteacute des eaux qui se reacutepercute sur la santeacute de lrsquoecirctre humain Dans ce chapitre nous allons voir
les produits et mateacuteriels ainsi que la meacutethodologie expeacuterimentale utiliseacutes pour la deacutegradation du
colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute Fenton en phase homogegravene en utilisant le fer
industriel puis le fer extrait de la lateacuterite
Nous preacutesentons en premier lieu la technique du dosage du BM et les reacuteactifs utiliseacutes pour la
deacutegradation de notre colorant Nous eacutevoquons les techniques de caracteacuterisation de la lateacuterite par
diffraction des rayons X et analyse quantitative
I- PRODUITS ET MATERIELS
1 Les produits utiliseacutes (Fer industriel H2O2 BM acide lateacuterite)
Pour lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite nous avons utiliseacute
certains reacuteactifs qui sont illustreacutes dans le tableau 2
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes
Produits Fournisseur Qualiteacute
Bleu de meacutethylegravene Fluka 96
Peroxyde drsquohydrogegravene
(H2O2)
Preacutepareacute par
Laboratoires Gilbert (CA 655-
301-3)
9
Acide sulfurique (H2SO4) Sigma-Aldrich (CA 7664-93-9) 95-97
Sulfate ferreux (FeSO4
7H2O
Fluka Chemika (CA44990) 98
Hydroxyde de Sodium
NaOH
Sigma Aldrich 32
Eau ultra-pure ou Milli-Q Polisseur drsquoeau du LEDES 0055 microScm ou 183
MΏ
2- Mateacuteriels utiliseacutes
Les mateacuteriels utiliseacutes pour les suivis cineacutetiques de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite sont la spectrophotomeacutetrie DR 5000 la lateacuterite et les trois types drsquoacides
lrsquoacide sulfurique lrsquoacide chlorhydrique lrsquoacide nitrique pour lrsquoextraction du fer de la lateacuterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM
Les eacutechantillons de lateacuterites utiliseacutees lors de ce travail ont eacuteteacute caracteacuteriseacutes au Laboratoire
CRISMAT (Centre National de Recherche Technologique Mateacuteriaux ENSI Caen) en France Ils
proviennent de deux reacutegions du Burkina-Faso (Dano et Koubri) contiennent respectivement 44
7 et 314 de fer et ont eacuteteacute obtenus par les analyses en diffraction des rayons X (DRX) et en
microscopie eacutelectronique agrave balayage (MEB)
Le principe de lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS
Lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS est une analyse quantitative en des points ou zones speacutecifiques dun
eacutechantillon en utilisant la spectromeacutetrie agrave seacutelection deacutenergie (EDS)
Son principe est que par lintermeacutediaire dun canon agrave eacutelectrons un faisceau deacutelectrons est envoyeacute
sur leacutechantillon En contact avec la matiegravere ces eacutelectrons interagissent de diffeacuterentes faccedilons
Le MEB-EDS du laboratoire va permettre dexploiter trois informations distinctes dont deux qui
vont ecirctre traduites en images
-Une image en eacutelectrons secondaires (SE) qui naicirct dune interaction entre les eacutelectrons du
faisceau et les eacutelectrons des couches eacutelectroniques de latome et qui nous donnera une
information topographique de leacutechantillon
- Une image en eacutelectrons reacutetrodiffuseacutes (BSE) qui reacutesulte de linteraction entre les eacutelectrons du
faisceau le noyau et le nuage eacutelectronique de latome et qui permettra de creacuteer une image par
contraste chimique
- Une troisiegraveme information que lon obtient est une analyse eacuteleacutementaire le microscope
eacutelectronique agrave balayage eacutetant coupleacute agrave un deacutetecteur de rayons X agrave dispersion deacutenergie
Le principe de lrsquoanalyse par Diffraction Rayon X (DRX)
La diffraction des rayons X est une technique danalyse fondeacutee comme son nom lrsquoindique sur la
diffraction des rayons X sur la matiegravere La diffraction des rayons X est un pheacutenomegravene
dinterfeacuterence constructive qui se produit quand un faisceau de rayons X (onde
eacutelectromagneacutetique) peacutenegravetre dans un cristal (empilement peacuteriodique datomes) Il peut donc
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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apparaitre quand on place un monocristal un poly-cristal ou une poudre devant une source de
rayons X Lemplacement des faisceaux diffracteacutes nous informe sur la peacuteriodiciteacute du (des) cristal
tandis que lintensiteacute de ces faisceaux nous informe sur la nature et la position des atomes
contenus dans le cristal La position des intensiteacutes diffracteacutees nous renseignera sur la taille de la
maille tandis que lintensiteacute nous permettra de calculer la position des atomes dans la maille
ainsi que leur nature Les proprieacuteteacutes chimiques ou physiques dun mateacuteriau deacutependent de la
position et la nature des atomes du cristal
Les caracteacuteristiques du diffractomegravetre des eacutechantillons de la poudre de lateacuterite analyseacutee sur un
diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 eacutequipeacute drsquoun monochromateur avant et drsquoun deacutetecteur Lynx-
Eye sont rassembleacutees dans le tableau et figures ci-dessous
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Position initiale [deg2Th] 10 0050
Position finale [deg2Th] 99 9910
Taille [deg2Th] 00110
Temps drsquoeacutetape de balayage [s] 1170
Fente de divergence Fixed
Fente de divergence [mm] 2
Tempeacuterature de mesure [degC] 21
Mateacuteriel drsquoanode Cu
K Alpha 1 [Aring] 154060
Geacuteneacuterateur 40 mA 40 kV
Monochromateur de rayon incident Oui
Rotation Non
Ouverture de deacutetecteur [deg] 35
Deacutetecteur de discrimination LL [V] 017
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Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri
Les diffeacuterentes phases des eacutechantillons de lateacuterites par lrsquoanalyse en diffraction RX sont
reacutecapituleacutees sur ce tableau
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
Phase Koubri Dano
-massique -massique
Phase majoritaire Kaolinite 333 36
Quartz 326 161
Deuxiegraveme sous-ensemble de phase Goethite FeO(OH) 211 352
Heacutematite Fe2O3 73 63
Ferrite
(fer-alpha)
3 32
Phase anatase TiO2 27
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II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE
1- Preacuteparation de la solution du bleu de meacutethylegravene
La solution megravere du BM de concentration 1 g L-1
a eacuteteacute preacutepareacutee en mettant les cristaux dans un
litre drsquoeau distilleacutee Les solutions standard pour lrsquoeacutetablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage ont
eacuteteacute obtenues par des dilutions successives jusqursquoaux concentrations deacutesireacutees
Le suivi de lrsquoeacutevolution de la concentration du BM au cours du temps est fait par
spectrophotomeacutetrie UVVisible
2- Principe de la spectrophotomeacutetrie UVVisible
La spectrophotomeacutetrie est une technique analytique quantitative qui consiste agrave mesurer
lrsquoabsorbance ou la densiteacute optique drsquoune substance chimique donneacutee en solution La meacutethode
repose sur la loi de Beer-Lambert qui eacutenonce
Lorsqursquoune substance absorbe de la lumiegravere dans le domaine de lrsquoultra-violet et du
visible lrsquoeacutenergie absorbeacutee provoque des perturbations dans la structure eacutelectronique des
atomes ions ou moleacutecules Un ou plusieurs eacutelectrons utilisent cette eacutenergie pour sauter
drsquoun niveau de basse eacutenergie agrave un niveau de plus haute eacutenergie Ces transitions
eacutelectroniques se font dans le domaine de 350 agrave 800nm pour le visible et entre 200 agrave 350
nm pour lrsquoultra-violet
Un milieu homogegravene traverseacute par la lumiegravere absorbe une partie de celle-ci les
diffeacuterentes radiations constituant le faisceau incident sont diffeacuteremment absorbeacutees
suivant leur longueur drsquoonde et les radiations transmisses sont alors caracteacuteristiques du
milieu
Soit un rayon lumineux monochromatique de longueur drsquoonde λ traversant un milieu
homogegravene drsquoeacutepaisseur l Le taux de deacutecroissance de lrsquointensiteacute lumineuse en fonction de
lrsquoeacutepaisseur du milieu absorbant est donneacute par la loi de Lambert
A= log (
) (Eq4)
Avec
I0 intensiteacute initiale de la lumiegravere traverseacutee
I intensiteacute de la lumiegravere transmise
A absorbance
La spectrophotomeacutetrie UVVisible permet de suivre la deacutecoloration des solutions gracircce aux
absorbances qui eacutevoluent en fonction du temps de traitement Elle permet eacutegalement de suivre
lrsquoeacutevolution des ions gracircce agrave leurs diffeacuterents dosages
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3- Caracteacuterisation par spectrophotomeacutetrie UVVisible des solutions du BM
a- Deacutetermination des longueurs drsquoondes drsquoabsorption maximale
Le spectre drsquoabsorbance du BM a eacuteteacute balayeacute entre 200 et 800 nm afin de suivre quantitativement
sa concentration Les pics de notre colorant sont obtenus agrave 661nm et 291nm (fig 8) Les
diffeacuterentes absorbances ont eacuteteacute deacutetermineacutees et une courbe deacutetalonnage a eacuteteacute traceacutee en utilisant
des solutions standard variant de 0 agrave 8 mg L-1
pour les deux longueurs drsquoondes
Figure 8 Spectre du Bleu de meacutethylegravene
b- Etablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage du BM
La concentration [Fx] des solutions eacutetalon varie de 1 agrave 8 mg L-1
Les volumes agrave preacutelever sont
calculeacutes en appliquant lrsquoeacutequation suivante
(Eq5)
Avec [Fx] - Concentration de lrsquoeacutetalon
Vx - Volume drsquoeacutetalon agrave preacuteparer
[M] - Concentration de la solution megravere
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene
Solution Zero 1 2 3 4 5
Concentration [mgL-1] 0 2 3 4 6 8
Volume neacutecessaire [mL] 0 02 03 04 06 08
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Pour tracer la courbe drsquoeacutetalonnage nous avons introduit les diffeacuterents volumes dans des fioles de
100 mL ensuite nous avons compleacuteteacute agrave lrsquoeau distilleacutee jusqursquoau trait de jauge On a mis la
spectrophotomeacutetrie en marche et proceacutedeacute agrave la lecture du blanc puis successivement des solutions
eacutetalons
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm)
Solution 0 1 2 3 4 5
Con (mg L-1
) 0 2 3 4 6 8
Absorbance (nm) pour λ = 661 0 085 13 18 23 3
Absorbance (nm) pour λ = 291 0 04 06 09 12 17
Figure 9 Courbe deacutetalonnage (λmax = 661 nm et λmax = 291 nm) variation de labsorbance en
fonction de la concentration du BM
4- Preacuteparation des solutions de fer
a- Solution de fer industriel
Le reacuteactif utiliseacute est le sulfate ferreux ou sulfate de fer (II) drsquoune poudre blanchacirctre agrave lrsquoeacutetat
anhydre dont la formule est FeSO4 7H2O Pour la preacuteparation du Fe2+
de concentration 3 g L-1
nous avons verseacute 3 g du sulfate ferreux anhydre dans une fiole de 1 L contenant 500 mL drsquoeau
milli-Q puis ajouter une (1) goutte drsquoacide sulfurique (H2SO4) concentreacute agrave 98 dans la fiole et
laisser agiter pendant 30 secondes Apregraves compleacuteter jusqursquoau trait de jauge et placer sous
agitation durant 1 h jusqursquoagrave lrsquoobtention drsquoune solution de couleur rouge brique
b- Solution de fer de la lateacuterite
Pour la deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite les solutions de la lateacuterite
ont eacuteteacute preacutepareacutees de la maniegravere suivante
Pour le lit de lateacuterite nous avons preacuteleveacute
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
Compleacuteter drsquoeau milli-Q (eau ultra pure) jusqursquoau trait de jauge
y = 03938x
Rsup2 = 09869
0
05
1
15
2
25
3
35
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
661nm
y = 02094x
Rsup2 = 09972
0
02
04
06
08
1
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
291 nm
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Ajuster par la suite le pH de la solution agrave 3 avec lrsquoacide sulfurique (concentreacute agrave
95-97)
Figure 8 Lit de lateacuterite
Pour la lateacuterite attaqueacute par de lrsquoacide concentreacute pour lrsquoextraction du Fer
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
30 m L drsquoacide (HClHNO3H2SO4)
Ajouter avec prudence 20 mL drsquoeau milli-Q pour avoir 50 mL de solution
Preacutelever le surnageant pour le traitement du bleu de meacutethylegravene
Figure 9 Attaque acide de la lateacuterite
5- Preacuteparation des meacutelanges colorant- reacuteactif de Fenton
Lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM srsquoest faite par trois diffeacuterentes eacutetapes
Une solution du BM est soumise agrave un traitement par proceacutedeacute Fenton en utilisant du H2O2
et le fer industriel (Fe2+
) ajustement du pH agrave 3 (Fig12)
Figure 10 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel
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Pour la deacutegradation du BM en utilisant la lateacuterite deux eacutetapes ont eacuteteacute imageacutes lrsquoune par
un lit de lateacuterite et lrsquoautre par la lateacuterite attaqueacutee par trois types drsquoacides (Fig13)
Figure 11 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite
6- Etude cineacutetique de la deacutecoloration du BM
Nous avons deacutetermineacute la cineacutetique de deacutecoloration agrave partir des valeurs des absorbances trouveacutees
agrave 661nm La deacutetermination de la constante de vitesse kapp permet de donner un ordre de
grandeur de la vitesse Expeacuterimentalement on peut montrer que la vitesse de reacuteaction bilan du
BM srsquoeacutecrit de la maniegravere suivante
Bleu de meacutethylegravene + OHbull rarr sous-produit du bleu de meacutethylegravene (Eq6)
Pour la cineacutetique drsquoordre 1
V = -
= kapp (Eq7) reacuteaction de pseudo ordre un laquo1 raquo
Avec
V vitesse de deacutegradation catalytique (mg L-1
h-1
)
kapp constante apparente de deacutegradation (min ou h-1
)
[BM] concentration du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
t temps de reacuteaction (h)
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
Ln (
) = kapp t (Eq8)
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Figure 12 Reacuteaction de pseudo ordre 1
Pour la cineacutetique drsquoordre 2
V = -
= kapp (Eq9) reacuteaction de pseudo ordre un laquo2 raquo
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
int
= - int
(Eq10)
(Eq11)
Figure 13 Reacuteaction de pseudo ordre 2
Pour le calcul des rendements ou taux drsquoabattement (τ) agrave lrsquoissu des eacutetudes cineacutetiques de
deacutegradation du BM nous avons utiliseacute cette formule ci-dessous
τ =
(Eq12)
Rsup2 = 09863
-070
-060
-050
-040
-030
-020
-010
000
0 2 4 6 8
ln (C
Co)
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 1
Rsup2 = 09499
0
0005
001
0015
002
0025
003
0 2 4 6 8
1C
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 2
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CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS
I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL
Tous les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave tempeacuterature ambiante (25degC) Les concentrations du bleu de
meacutethylegravene choisies pour lrsquoexpeacuterience sont 10 et 40 mg L-1
1- Effet de pH du milieu
Etant donneacute que le proceacutedeacute Fenton est baseacute sur lrsquoeffet catalytique du Fer et plus preacuteciseacutement
du Fe2+
il nous est paru neacutecessaire de commencer lrsquoeacutetude par la deacutetermination du pH
optimale pour le proceacutedeacute Lrsquoajustement du pH du milieu srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoune solution
drsquoacide sulfurique Ce choix est justifieacute par lrsquoexistence deacutejagrave au sein de la solution des ions
2-
suite agrave lrsquoaddition du Fe2+
sous la forme de FeSO4 7H2O
Les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes avec une concentration en BM de 20 mg L-1
un rapport R = 15
correspondant agrave des concentrations de 6 et 040 mg L-1
en H2O2 et Fe2+
respectivement et
pour des valeurs de pH variant entre 3 et 5 Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacute sur figure 16
Figure 14 Effet du pH
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t = 20
min)
pH Rendement ()
3 96
35 5245
4 6156
5 5509
000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 5 10 15 20
[BM
] m
gL
ˉˡ
temps de deacutegradation (mn)
pH = 3
pH = 35
pH = 4
pH = 5
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Drsquoapregraves le tableau preacutecegravedent nous observons que le pH favorable pour la deacutegradation du BM
par le proceacutedeacute Fenton est pH = 3 avec un taux de deacutegradation de 96 au bout de 20 min
De nombreux travaux sur les proceacutedeacutes Fenton ont montreacute que le pH 3 semble ecirctre la meilleure
valeur pour une deacutegradation optimale des polluants organique ((Tang and Huang 1996 Kuo
and Lo 1999) Pour la suite du travail nous adopterons deacutesormais cette valeur de pH
2- Effet de la concentration en BM
Nous avons traiteacute agrave un pH = 3 et agrave 25degC deux solutions du BM de concentration diffeacuterentes
(10 mg L-1
et 40 mg L-1
) en fixant les concentrations de Fe2+
agrave 134 mg L-1
et celle du H2O2 agrave
6 mg L-1
(figure 17)
Figure 15Effet de la concentration du BM
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM
[BM] mg L-1
Rendement () Temps de
deacutecoloration (min)
10 9738 8
40 9565 14
Nous avons constateacute que la concentration du BM de concentration 10 mg L-1
srsquoest deacutegradeacutee
rapidement et complegravetement avec un temps de deacutecoloration (td) de 8 min tandis que celle de
40 mg L-1
est plus lente avec un td de 14 min Donc plus la solution est concentreacutee plus le
temps de deacutegradation est important
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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La cineacutetique de deacutecoloration du colorant BM de concentrations respectives de 10 et
40 mg L-1
obeacuteit agrave la loi cineacutetique de pseudo premier
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM
Solution kapp
BM = 10 mg L-1
028
BM = 40 mg L-1
010
La deacutetermination de la constante apparente de vitesse montre eacutegalement que cette derniegravere
varie en fonction de la concentration en BM En effet la valeur de kapp est deux fois plus
supeacuterieure pour une concentration en BM de 10 mg L-1
que pour celle de 40 mg L-1
3- Etude spectrophotomeacutetrique UVVisible du bleu de meacutethylegravene
Figure 16 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel
Une solution du bleu de meacutethylegravene de concentration 40 mg L-1
est soumise agrave un traitement par
proceacutedeacute Fenton en utilisant 6 mg L-1
de H2O2 et le fer industriel agrave une concentration de 134
mg L-1
Des preacutelegravevements ont eacuteteacute effectueacutes agrave des intervalles reacuteguliers de temps afin de suivre
lrsquoeacutevolution de la deacutegradation par Spectrophotomeacutetrie Lrsquoanalyse spectromeacutetrique des
eacutechantillons est effectueacutee par un balayage du spectre UV-Visible entre 200 et 800 nm (figure
18)
Nous remarquons que plus le temps de traitement est important plus le pic drsquoabsorbance dans
le visible agrave 661 diminue drsquointensiteacute pour srsquoannuler complegravetement agrave partir du 30 min Par
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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contre le pic dans le domaine UV agrave 291 il diminue certes drsquointensiteacute mais ne srsquoannule pas
mecircme apregraves 45 min de traitement
Ce reacutesultat nous permet de conclure que le proceacutedeacute Fenton permet une deacutegradation partielle
de la moleacutecule du BM au bout de notre temps de reacuteaction Drsquoapregraves Cao et al (1999) les pics
appartenant aux domaine drsquoUV entre 200 et 260 sont relatives au cycle benzegravene mono ou
poly substitueacute Ceci revient agrave dire que la deacutegradation du BM passe par deux eacutetapes
Deacutegradation du groupement fonctionnel de la moleacutecule du BM (λ = 661 nm) crsquoest agrave
dire que la rupture de lrsquoheacuteteacuterocycle central entraine la perte des conjugaisons des deux
lateacuteraux ce qui explique la deacutecoloration plus ou moins rapide de la solution
La deacutegradation des cycles benzegravene persistant en solution est beaucoup plus lente
puisque lrsquointensiteacute de ce pic (λ = 291 nm) diminue mais ne srsquoannule pas alors que la
solution est claire On peut dire eacutegalement que cette deacutegradation des cycles benzegravene
persistants est due au temps de reacuteaction trop court
4- Effet de la concentration du H2O2
a) En Absence de Fer
En utilisant deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
nous
avons varieacute les concentrations du H2O2 de 1 agrave 6 mg L-1
en absence du fer agrave un pH = 3 et agrave
tempeacuterature ambiante Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacutes sur la figure ci-dessous
Figure 19 Deacutegradation du BM par H2O2 seul
Quel que soit la concentration du BM 10 mg L-1
ou 40 mg L-1
lrsquoeffet du H2O2 sur la
deacutegradation du colorant est pratiquement nulle En effet apregraves un temps arbitraire de 20 min
de traitement on remarque un taux drsquoabattement de 17 pour la concentration en BM de 10
mg L-1
alors qursquoil est nul pour une concentration initiale de 40 mg L-1
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Il est donc clair que le pouvoir oxydant du H2O2 nrsquoest pas assez suffisant pour pouvoir
deacutegrader le BM En effet le H2O2 agrave un pouvoir oxydant de Edeg = 176 VENH par contre
celui drsquoOHbull est de 28 VENH
La mecircme conclusion a eacuteteacute observeacute par Naima (2008) sur lrsquoutilisation du H2O2 seul dans le
traitement des huiles drsquoolive (margines) Le reacutesultat a donneacute que le H2O2 seul pour des valeurs
de concentrations 3 et 20 g L-1
ne peut eacuteliminer totalement la margine de lrsquoeffluents drsquohuilerie
drsquoolive de concentration initiale de 1 g L-1
la moyenne de taux drsquoabattement obtenue ne
deacutepasse pas la valeur de 32 Yameogo (2013) a remarqueacute eacutegalement que lrsquoutilisation du
H2O2 seul nrsquoa eu aucune influence sur la deacutegradation de lrsquoamarante par proceacutedeacute photo-fenton
et heacuteteacuterogegravene avec charbon actif la concentration nrsquoa pas varieacute tout au long du traitement
b) En preacutesence du Fer
Lrsquoefficaciteacute du traitement est donc tributaire de lrsquoexistence de deux entiteacutes H2O2 et Fe2+
En
effet Bach et al (2010) ont utiliseacute le Fe2+
pour traiter lrsquoeau industrielle ils ont trouveacute que le
fer a permis de mineacuteraliser 95 drsquoeacutethylegravene-glycol et 85 de pheacutenol dans une eau industrielle
par proceacutedeacute Fenton Marciel et al (2004) ont remarqueacute que lrsquoapport de sulfate ferreux a
ameacutelioreacute la reacuteduction du COT de 45 agrave 55 lors drsquoune eacutetude drsquooxydation drsquoune solution
pheacutenolique par le proceacutedeacute photo-fenton
Pour la suite Nous avons maintenu la mecircme variation des concentrations en H2O2 (de 1 agrave 6
mg L-1
) mais en additionnant le fer industriel (sulfate ferreux) avec une concentration de 134
mg L-1
pour deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
agrave
tempeacuterature ambiante et agrave un pH eacutegale agrave 3 Ceci revient qursquoen solution le rapport R =
varie de 075 15 25 5 (Figure 20)
Figure 17 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Quel que soit la concentration initiale en BM ou en H2O2 lrsquoaddition du fer a entraineacute
lrsquoapparition de la deacutegradation graduelle de la coloration
Plus la concentration en H2O2 est importante plus la vitesse de deacutegradation augmente
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
[BM] mg L-1
10 40
Variation de H2O2 Rendement () Rendement ()
1 6730 5508
2 8522 7029
3 9769 9632
6 9954 9860
La figure 20 montre que taux de deacutecoloration en preacutesence du catalyseur devient plus
important avec lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 Il passe apregraves 60 min de
traitement de 6730 pour une concentration en H2O2 de 1 mg L-1
agrave 9954 pour celle de 6
mg L-1
Ceci est parfaitement preacutevisible puisque lrsquoexistence de lrsquoHydroxyde radicalaire principale
responsable de la deacutegradation est tributaire de la concentration initial en H2O2 (Eq2 sect 11)
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence de
la variation du H2O2
[BM] = 10 mg L-1
[BM] = 40 mg L-1
Ordre de la
reacuteaction k k
075 00036 00005 Ordre 2
15 00092 00007
25 0067 0065 Ordre 1
5 02879 0103
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Nous remarquons que lorsque la concentration en H2O2 augmente lrsquoordre partiel de la reacuteaction
change En effet pour des concentrations en H2O2 lt 3 mg L-1
la reacuteaction de deacutegradation est de
lrsquoordre 2 alors que pour des concentrations plus eacuteleveacutees elle est drsquoordre 1
Nadjette (2009) a montreacute que la deacutegradation du Meacutethyle Orange en preacutesence de dioxyde de
titane (TiO2) suit une cineacutetique drsquoordre 1 Redha (2011) a trouveacute eacutegalement lrsquoordre partiel de
la reacuteaction est eacutegal agrave 1 lors de son eacutetude sur le traitement du Rouge drsquoalizarine S et lrsquoOrange
G par proceacutedeacute drsquooxydation avanceacutee (POA)
Bennani et al (2010) ont eacutelimineacute le bleu de meacutethylegravene en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi
(Maroc) Les reacutesultats ont montreacute que le pseudo-second ordre peut deacutecrire le comportement
cineacutetique de lrsquoadsorption du bleu de meacutethylegravene sur lrsquoargile brute et celle purifieacutee Des reacutesultats
similaires ont eacuteteacute observeacutes Gurses et al (2006) et Tsai et al (2007)
Les valeurs de kapp obtenus pour une solution de concentration initiale en BM de 10 mg L-1
sont supeacuterieures agrave celles obtenues pour la solution de 40 mg L-1
et ce lagrave quel que soit lrsquoordre
de la reacuteaction ou la concentration en H2O2 en solution Ces valeurs augmentent avec
lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 et passe de 36 10-3
agrave 02879 et de 05 10-3
agrave 0103
pour une les solutions en BM de 10 et 40 mg L-1
respectivement
5- Effet de la concentration en fer
Pour la suite nous eacutetudierons lrsquoeffet de la concentration en Fer sur lrsquoefficaciteacute du traitement
du BM pour deux solutions de concentration 10 et 40 mg L-1
en BM Les essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes en maintenant constante la concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
et en faisant varieacute la
concentration en Fe2+
de 02 agrave 134 mg L-1
correspondant agrave une variation du rapport R =
de 5 agrave 30
Figure 18 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM
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En absence de fer aucune baisse dans la concentration en BM nrsquoest observeacutee Pourtant degraves
lrsquoajout drsquoune faible concentration (02 mg L-1
) entraine une diminution progressive de la
couleur au cours du temps Il est eacutegalement observeacute que quel que soit la concentration initiale
en BM le temps de deacutegradation (td) du colorant est inversement proportionnel agrave la
concentration en Fe2+
en solution En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
td
passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 alors que pour une concentration
de 40 mg L-1
il passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig22)
Figure 19 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer industriel
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction du rapport R
[BM] = 10 mg L
-1 [BM] = 40 mg L
-1
kapp kapp
OR
DR
E
1
par
rapport
agrave B
M 30 00027 00125
15 00061 00321
10 0026 00496
5 02879 0103
Nous remarquons que lrsquoeffet de lrsquoaugmentation de la concentration en Fe2+
en solution sur la
cineacutetique de deacutegradation du BM est beaucoup plus important pour des faibles concentrations
(10 mg L-1
) que pour les fortes concentrations (40 mg L-1
) En effet pour une variation de R de
30 agrave 10 kapp eacutevolue de 27 10-4
min agrave 26 10-2
min soit un facteur 100 pour une concentration
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en BM de 10 mg L-1
alors qursquoelle eacutevolue de 00125 agrave 005 soit un facteur 4 pour une
concentration en BM de 40 mg L-1
Drsquoapregraves ces reacutesultats on peut conclure drsquoune faccedilon geacuteneacuterale que la preacutesence drsquoune forte
concentration du catalyseur favorise la formation des radicaux OHbull principaux responsable de
la deacutegradation du BM Pourtant il a eacuteteacute montreacute dans plusieurs eacutetudes (Brillas et al 2004
Diagne 2006 Oturan et al 1999) que le Fe2+
ajouteacute agrave forte dose entraine une perte du
rendement du proceacutedeacute puisque le Fe2+
en plus de son rocircle de catalyseur peut jouer un rocircle de
destructeur crsquoest-agrave-dire qursquoil piegravege les OHbull produits
Lrsquoeacutelimination des polluants reacutefractaires est donc tributaire de la preacutesence des ions meacutetallique
sauf qursquoil neacutecessite un apport important en Fe2+
ce qui entraine un coucirct (Bouafia 2010)
Crsquoest pour cette raison que nous avons opteacute pour lrsquoutilisation de la lateacuterite en faisant une
attaque acide afin drsquoextraire le fer pour traiter le BM
II- UTILISATION DE LATERITE
Les eacutechantillons de la lateacuterite choisie se preacutesentent tous sous forme de poudres de couleur
ocre Lrsquoapplication drsquoun proceacutedeacute qui neacutecessite des quantiteacutes preacutecis de fer est un peu difficile
pour un pays dont le taux drsquoalphabeacutetisation est seulement de 218 et un seuil de pauvreteacute
(PIB par habitant est eacutegal agrave 1500 $) En effet lrsquoajout drsquoune forte concentration du catalyseur
dans la solution agrave traiter peut diminuer lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute Fenton Lrsquoanalyse DRX a
montreacute que la lateacuterite existante au Burkina-Faso est riche en fer En effet pour la reacutegion de
Dano le pourcentage en fer atteint 44 en masse alors que pour Koubri il est de 31
La premiegravere question auquel on srsquoeacutetait poseacute est si le fer eacutetait facilement ex tractable ou bien il
neacutecessite une mineacuteralisation preacutealable
1- Effet des lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
La figure ci-dessous montre lrsquoallure de lrsquoeffet de lit de lateacuterite de Dano drsquoune part et celui de
Koubri drsquoautre avec ajustement de pH dans une solution du BM de concentration 40 mg L-1
en maintenant ma concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
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Figure 20 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
Nous observons que la solution du BM en contact avec le lit de Dano se deacutegrade plus vite que
celle en contact avec le lit de lateacuterite de Koubri Cela est ducirc au fait que la lateacuterite de Dano
libegravere plus facilement sa phase ferrique par rapport agrave celle de Koubri
2- Effet de lrsquoacide sur la lateacuterite (Dano et Koubri)
Dans ce cadre nous avons compareacute lrsquoeffet drsquoun lit de lateacuterite (ajustement du pH) et une lateacuterite
attaqueacutee avec du H2SO4 sur une solution du BM agrave 40 mg L-1
La concentration en H2O2 eacutetant
maintenue agrave 6 mg L-1
(figure 24)
Figure 21 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri
La figure 24 montre que la quantiteacute de colorant deacutegradeacutee deacutecroit plus rapidement dans le cas
de lrsquoattaque acide Ce comportement est ducirc qursquoelle libegravere plus de Fe2+
en solution Le Fe2+
en
contact avec le H2O2 forme les radicaux hydroxyles (OHbull) pour le traitement des polluants
organiques par le proceacutedeacute Fenton
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
[BM] mg
L-1
Dano Koubri
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Rendement
()
4394 9991 364 9685
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Le taux drsquoabattement du BM par lrsquoattaque acide sur la lateacuterite de Dano est de 9991 apregraves
un temps de manipulation de 5 heures alors que celui du lit de lateacuterite (ajustement du pH) est
de 4394 pour le mecircme intervalle de temps
Cette diffeacuterence de rendement entre les lits de deux lateacuterites (Dano 4394 et Koubri
364) est due que la lateacuterite de Dano libegravere plus facilement sa phase ferrique que celle de
Koubri Etant donneacute que les phases ferriques sont les mecircmes pour les deux lateacuterites on
pourrait conclure que la diffeacuterence provient aussi du fait que la lateacuterite de Dano est beaucoup
plus riche en fer Ce qui facilite son extraction et que pour Koubri la phase Anastase en TiO2
pourrait gecircner son extraction
3- Effet de trois types drsquoacides sur la deacutegradation du BM (lateacuterite de Dano et
Koubri)
Nous avons compareacute lrsquoefficaciteacute de 3 acides (sulfurique laquoH2SO4raquo chlorhydrique laquoHCl raquo et
nitrique laquoHNO3raquo) pour lrsquoextraction du fer des lateacuterites La concentration de la solution du
BM utiliseacutee est de 40 mg L-1
la concentration en H2O2 est toujours maintenue agrave 6 mg L-1
Figure 22 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri
La figure 25 montre que la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est la plus efficace pour la
deacutecoloration de la solution En effet Pour la lateacuterite de Dano le td est de 40 mn pour le H2SO4
et drsquoune heure (1h) et 1h30 pour le HNO3 et le HCl respectivement Pour celle de Koubri le
td de la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est drsquoune heure (1h) tandis que pour des deux autres
acides HCl et HNO3 les td sont respectivement de deux (2h) et quatre heure (4h)
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri
[BM] mg L-1
Dano Koubri
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Rendement () 9991 9890 9797 9685 9593 9223
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On peut deacuteduire que lrsquoefficaciteacute de lrsquoattaque acide par le H2SO4 utiliseacute pour extraire le fer de
la lateacuterite est due au caractegravere diacide (H2SO4)
4- Etude cineacutetique de deacutecoloration par lrsquoattaque acide (Dano et Koubri)
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig26)
Figure 23 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer extrait de la lateacuterite
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction des attaques acides (Dano et Koubri)
Attaque acide Dano Koubri
kapp
OR
DR
E 1 par
rapport
agrave B
M
HCl 00127 00094
HNO3 00131 00096
H2SO4 00142 00194
Nous remarquons que lrsquoutilisation de la lateacuterite de Dano ne change pas lrsquoordre apparent de la
vitesse de deacutegradation qui reste eacutegale 1 La valeur de kapp varie de 127 10-2
min-1
pour HCl et
142 10-2
min pour H2SO4 ce qui confirme bien le reacutesultat obtenu pour la figure 19
Pour la lateacuterite de Koubri la valeur de kapp varie de 910-3
min-1
pour HCl et 194 10-2
min-1
pour H2SO4
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5- Etude comparative entre le traitement du BM en utilisant le rapport R et le fer
de la lateacuterite (Dano et Koubri)
Sur la figure 27 nous avons superposeacute les reacutesultats obtenus pour la deacutegradation drsquoune solution
de 40 mg L-1
du BM en preacutesence de 6 mg L-1
de H2O2 avec lrsquoajout de Fer extrait de la lateacuterite
de Dano et Koubri drsquoune part et le fer industriel drsquoautre part
Figure 24 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel
Il est montreacute que le taux de deacutegradation obtenu est perceptiblement le mecircme seule reste un
handicap le temps de traitement 20 min pour le fer industriel 40 min pour le fer extrait de la
lateacuterite de Dano et 1h pour celui de Koubri
Le traitement par la lateacuterite de Dano est efficace et preacutesente donc un avantage certains
puisqursquoil permet de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du BM par rapport agrave celui par la lateacuterite de
Koubri qui deacutegrade seulement que 9796
Beaucoup drsquoeacutetudes ont eacuteteacute faites sur lrsquoeacutelimination du bleu de meacutethylegravene En utilisant le
charbon actif commercial CECA40 de granulomeacutetrie infeacuterieure agrave 125 μm Houas et al (1999)
ont eacutelimineacute 93 du BM dans lrsquoeau pour un temps de contact de 5heures Kumar and
Tamilarasan (2013) ont utiliseacute 01g de charbon actif agrave base des graines drsquoacacia pour eacuteliminer
9312 de BM Bennani et al (2010) ont eacutetudieacute lrsquoadsorption BM sur lrsquoargile brute et
purifieacutee Ils ont montreacute que le processus drsquoadsorption est tregraves rapide et que 95 de la quantiteacute
adsorbeacutee est atteinte pendant les dix premiegraveres minutes Talidi (2006) a utiliseacute la pyrophyllite
(argile) il a montreacute que lrsquoadsorption du BM est de lrsquoordre de 7845 6658 et 5471
respectivement pour les concentrations initiales de 75 225 et 374ppm Sassi and Bennour
(2011) ont utiliseacute le traitement biologique par Biosorption du BM par Pseudomonas
Aeruginosa isoleacute agrave partir drsquoune boue de laiterie a montreacute un taux drsquoeacutelimination du BM variant
de 45 agrave 55 aux valeurs de pH = 7 et 8
Nous pouvons dire que le traitement par la lateacuterite a permis de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du
BM par rapport aux eacutetudes faites en utilisant drsquoautres mateacuteriaux et que la lateacuterite recouvre
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 100 200 300
[BM
] mg
Lˉˡ
temps de traitement (mn)
Attaque acide
(Dano)
Attaque acide
(Koubri)
Fer industriel
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33 du continent mondial ce qui pourrait rendre son utilisation moins chegravere par rapport aux
autres traitements (Fer industriel Charbon actifhellip) puis qursquoon nrsquoa pas fait une eacutetude
eacuteconomique pour voir son cout
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CONCLUSION
Ce travail qui a porteacute sur la deacutegradation du colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute
Fenton en comparant les performances obtenues entre lrsquoutilisation du fer industriel (Fenton
classique) et le fer extrait de la lateacuterite ont montreacute que
Pour lrsquoutilisation du fer industriel la deacutegradation du BM est obtenue agrave une valeur de 3 pour
une variation du rapport des concentrations R de 15 agrave 5 et que lrsquoutilisation du peroxyde (H2O2)
seul ne peut pas deacutegrader le BM car son pouvoir oxydant nrsquoest pas assez suffisant pour
pouvoir deacutegrader le colorant Lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute est donc intimement lieacutee agrave lrsquoexistence de
deux reacuteactifs En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
le temps de deacutecoloration
(td) passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 et pour celle de 40 mg L-1
il
passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R Le traitement du BM par proceacutedeacute
fenton est donc tributaire de lrsquoutilisation de Fe2+
Afin de minimiser le coucirct du traitement et surtout voir lrsquoefficaciteacute du traitement en utilisant la
lateacuterite nous avons essayeacute de remplacer le fer industriel par le fer extrait de la lateacuterite
provenant de deux reacutegions du Burkina-Faso Dano et Koubri
Les reacutesultats obtenus par lrsquoutilisation du fer de la lateacuterite sont inteacuteressants pour des eacutetudes sur
drsquoautres colorants En effet le lit de lateacuterite avec ajustement du pH a permis une deacutegradation du
colorant de 44 pour un temps de traitement de 5h tandis que le traitement par lrsquoattaque acide
lui a deacutegradeacute le BM de pregraves que 100 En effet les taux drsquoabattements pour lrsquoattaque acide de
la lateacuterite de Dano et de Koubri sont respectivement de 99 au bout de 40 min et de 97 pour
une manipulation drsquoenviron 1 h
Cette eacutetude sur la deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en utilisation le fer de la lateacuterite
nous a permis de montrer qursquoil est possible de simplifier de point de vue utilisation et coucirct le
proceacutedeacute Fenton pour les colorants syntheacutetiques drsquoeffluents industriel
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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PERSPECTIVES
En perspectives il serait inteacuteressant
De faire une eacutetude approfondi pour voir le cout du traitement du proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite
Essayer de traiter drsquoautres familles de colorants en utilisant la lateacuterite attaqueacutee par
lrsquoacide pour voir lrsquoefficaciteacute du systegraveme
Appliquer le traitement sur des effluents textiles reacuteels
Imaginer un systegraveme de traitement agrave grand eacutechelle
Essayer le traitement sur drsquoautres polluants reacutecalcitrant PCB pheacutenol pesticides
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE
Adnosinda M Martins M Nelson LJD Queiroz M (2003) Comparative studies of
fungal degradation of single or mixed bioaccessible reactive azo dyes Chemosphere
Vol 52 Page 973
Anselme C Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New-York Mc Graw
Hill Mallevialle Page 1087
Bach A Zach-Maor A Semiat R (2010) Characterization of iron oxide nanocatalyst in
mineralization processes Elsevier pp 6 Page 6
Barbeni M Minero C Pelizzetti E (1987) Chemical degradation of chlorophenols with
Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 16 Page 2237
Barclay S Buckley C (2000) Waste minimization guide for the textile industry University
of Durban South Africa Water Research Commission 1 Page 8
Barka N (2008) Lrsquoeacutelimination des colorants de synthegravese par adsorption sur un phosphate
naturel et par degradation photo catalytique sur TiO2 supporte (Thegravese doctorat Ndeg65)
Universiteacute Ibn Zohr UFR Physico-chimie des Mateacuteriaux agrave Caractegraveres Appliqueacutes Page
149
Benitez FJ Acero JL Real FJ (2001) The role of hydroxyl radical for the decomposition
of p-hydroxyl phenylacateic acid in aqueous solution Wat Res Vol 35 5 Page1343
Bennani Karim A Mounir B Hachkar M Bakasse M Yaacoubi A (2010) Elimination
du colorant basique ldquoBleu de meacutethylegravenerdquo en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi Erudit
_Journal of Water Science Vol 23 ndeg4 Page 388
Bouafia S (2010) Deacutegradation des colorants textiles par procegravedes drsquooxydation avanceacutee baseacutee
sur la reacuteaction de Fenton (Thegravese doctorat) Paris-Est et Saad Dahlab Paris Page160
Brillas E Boye B Sires I Garrido J Rodriguez R Arias C Cabot P-L (2004)
Electrochemical destruction of chlorophenoxy herbicides by anodic oxidation and
electro-fenton using a boron-bored diamond Electrochim Acta Vol49 Page 4496
Calobro V Pantano G Kang R Molinari R Drioli E (1990) Experimentation study on
integrated membrane processes in treatment of solution simulating textile effluents
Energy and analysis Vol 78 ndeg 2 Page 277
Cao J Wei L Huang Q Han S (1999) Reducing degradation of azo bye zero-valent iron
in aqueous solution Chemosphere Vol38 Page 571
De Heredia JB Torregrosa J Dominguez JR Peres JA (2001) Kinetic model for
phenolic compound oxidation by Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 45 Page90
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 41 -
Derradji C (2012) Traitement des eaux industrielles degradation des colorants azoiumlques par
un procegravede inteacutegreacute couplant un procegravede drsquooxydation avanceacutee et un traitement biologique
(Thegravese doctorat) Universiteacute Ferhat Abbas Page187
Diagne M (2006) Etude de degradation par oxydation avanceacutee eacutelectrochimique et
photochimique de pesticides organophosphoreacutes application a la degradation du
parathion meacutethyle et de lrsquoacephate en milieu aqueux (Thegravese doctorat) Universiteacute de
Marne-La valleacutee Page200
Ghosh D Bhattacharyya KG (2002) Adsorption of methylene blue on kaolinite Appl clay
Sci Vol20 Page 300
Goel RK Flora JRV Ferry J (2003) Mechanisms for naphthalene removal during
electrolytic aeration Wat Res V 37 Page 901
Gurses A Dogar Ccedil Yalcin M Accedilikyildiz M Bayrak R Karaca S (2006) The
adsorption kinetics of the cationic dye methylene blue onto clay J Hazard MatB Vol
131 Page 228
Haber F Weiss J (1934) The catalytic decomposition of hydrogen peroxide by iron salts
Pro Roy Soc A Vol147 Page 351
Hamada K Nishizawa M Yoshida D Mitsuishi M (1998) Degradation of an azo dye by
sodium hypochlorite in aqueous surfactant solution Dyes and pigments Vol 36 Page
322
Hayet B (2011) Elimination du 4-chlorophenols par POA (Thegravese doctorat) University Abou
Barh Belkaid Alger Page 164
Hsing HJ Chiang PC Chang EE Chen MY (2007) The decolorization and
mineralization of acid orange 6 azo in aqueous solution by advanced oxidation
processes A comparative study J Hazard Matter Page 16
Jaussaud P (1993) Histoire des colorants naturels Page 3
Kumar M Tamilarasan R (2013) Modeling studies for the removal of methylene blue from
aqueous solution using acacia fumosa seed shell activated carbon Elsevier Page 1116
Kuo CY Lo SL (1999) Oxidation of aqueous chlorobiphenols with photo-Fenton process
Chemosphere Vol 38page2051
Kuo W (1992) Decolorizing dye wastewater with Fentonrsquos reagent Vol 26 Ndeg 7 Page 886
Li ZM Shea PJ Comfort SD (1997) Fenton oxidation of 2 4 6-trinitrotoluene in
contaminated soil slurries Envir Eng Sci Vol 14 Page 56
Lopez C Valade AG Combourieu B Mielgo I Bouchon B Lema JM (2004)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 42 -
Mechanism of enzymatic degradation of the azo dye orange ii determined by exist 1h
nuclear magnetic resonance and electrospray ionization-ion trap mass spectrometry
Biochem Vol 335 Page 149
Mansour HB Boughzala O Dridi D Barillier D Chekir-Ghedira L Mosrati R (2010)
Les colorants textiles sources de Contamination de lrsquoeau Criblage de la toxiciteacute et des
meacutethodes de traitement Erudit Vol 24 ndeg 3 Page 238
Marciel R Santrsquoanna JGL Dezotti M (2004) Phenol removal from high salinity effluents
using Fentonrsquos reagent and photo-fenton reactions Chemosphere Vol57 Page 719
Martinez-Huitle CA Ferro S (2006) Electrochemical oxidation of organic polluants for the
wastewater treatment direct and indirect processes Chem Soc Rev Vol 35 Page
1340
Meink F Stoof H Kohrschuter H (1997) Les eaux reacutesiduaires individuelles Masson 2egraveme
eacutedition
Nadjette (2009) Deacutegradation photo catalytique de polluants organiques (Meacutethyle orange
pentachlorophenol et acide benzoiumlque) en preacutesence du dioxyde de titane nanocristallin
eacutelaboreacute par la meacutethode sol-gel (Thegravese doctorat) Badji Mokhtar-Annaba University
Page101
Naima S (2008) Traitement des effluents des huileries drsquoolive par oxydation au H2O2 (Thegravese
doctorat) Universiteacute MrsquoHamed Bougara-Boumerdes Laboratoire de Recherche
Technologie Alimentaire (LRTA) Page 154
Neyens E Baeyens J Weemaes M De Heyder B (2003) Pilot-scale peroxidation (H2O2)
of sewage sludge J Hazard MatB Page 106
Oturan M Aaron J Oturan N Pinson J (1999) Degradation of chlorophenoxyacid
herbicide in aqueous media using a nevol electrochemical method Pestic Sci Vol55
Page 562
Ounissa K (1996) Biodeacutegradabiliteacute adsorption et eacutechange ionique de quelques colorants
cationiques preacutesents dans les effluents liquides de la teinturerie de lrsquouniteacute Couvertex
drsquoAinDjasser (Thegravese doctorat) University Mentouri Constantine Page 103
Pagga U Brown D (1986) The degradation of dyestuffs part II Behaviour of dyestuffs in
aerobic biodegradation tests Chemosphere 15 4 Page 491
Parsons S (2004) Advanced oxidation processes for water and wastewater treatment Iwa
Alliance House Londres Page 356
Raghavacharya C (1997) Color removal from industrial effluents - A comparative review of
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 43 -
available technologies Chem Eng World Vol 32 Page 54
Redha MD (2011) Traitement de colorants azoiumlque et anthroquinoniques par procegravedes
drsquooxydation avanceacutees (POA) (Thegravese doctorat) Universiteacute de Sciences et Tchnologies de
Lille 1 Universiteacute Abdelhamid IBN Badis de Mostaganem Page 202
Spadaro JT Isabelle L Renganathan V (1994) Hydroxyl radical mediated degradation of
azo dyes Evidence for benzene generation Envir Sci Techn Vol 26 Page 1389
Suty H De Traversay C Coste M (2003) Application of advanced oxidation processes
Present and future Page 8
Tang W Huang CP (1996) 2 4-dichlorophenol oxidation kinetics by Fentonrsquos reagent
Environ Scie Techn Vol17 Page 1378
Tang WZ Tassos S (1997) Oxidation kinetics and mechanisms of trihalomethanes by
Fentonrsquos reagent Wat Res Vol 31 Ndeg 5 Page 1125
Taylor J Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New - York Mc Graw-
Hill Vol 9 Page 9
Tsai W Hsu H Su TY Lin KY Minglin C Dai T (2007) The adsorption of cationic
dye from aqueous solution onto acid-activated andesite J Hazard Matter Vol147
Page 1062
Van der Bruggen B Lejon l Vandecasteele C (2003) Reuse treatment and discharge of the
concentration of pressure-driven membrane processes Environ Scie Techn Vol 37 ndeg
37 Page 3738
Vendevivere PC Bianchi R Verstraete W Y (1998) Treatment and creuse from the textile
wet-processing industry Review of emerging technologies J Chem Techn Biotechn
Vol72 Page 302
Watts RJ Jones AP Chen P-H Kenny A (1997) Mineral-catalyzed Fenton-like
oxidation of sorbed chlorobenzenes Water Environment Research 69 Page 275
Wu CH Chang CL (2006) Decolorization of reactive red 2 by advanced processes
comparative studies of homogeneous and heterogeneous systems J Hazard Matter
Page 272
Yameogo DDS (2013) Deacutegradation de lrsquoamarante par procegravede photo-Fenton homogegravene et
heacuteteacuterogegravene avec charbon actif(CA) (Rapport de stage) Page 30 2IE
Yoshida M Lee BD Hosomi M (2000) Decomposition of aqueous tetrachloroethylene by
Fenton oxidation treatment Water Sci Technol Vol 42 Page 208
Zaviska F Drogui P Mercier G Blais J-F (2009) Proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee dans le
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 44 -
traitement des eaux et des effluents industriels Application agrave la deacutegradation des
polluants reacutefractaires Erudit Vol 22 ndeg 4 Page 564
Zawlotzki Guivarch E (2004) Traitement des polluants organiques en milieux aqueux par
procegravede eacutelectrochimique drsquooxydation avanceacutee ldquoElectro-Fentonrdquo Application a la
mineacuteralisation des colorants syntheacutetiques (Thegravese doctorat) Universiteacute de Marne-La
valleacutee Page 205
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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4- Les colorants aziniques (thiazines)
Les colorants thiazines sont analogues aux colorants oxazines sauf que lrsquoatome de soufre
remplace lrsquoatome drsquooxygegravene dans lrsquoanneau heacuteteacuterocyclique Ces colorants ont un noyau
phenazonium comme chromophore avec des groupes amineacutes en para par rapport au soufre
comme auxochrome Ils ont un intervalle de couleur du vert au bleu et ils sont stables agrave la
lumiegravere Ils sont utiliseacutes dans le domaine du textile meacutedecine pharmacie et biologie
Seulement cinq colorants thiazines sont connus et toujours fabriqueacutes azure A azure B azure C
thionine et bleu de meacutethylegravene
Le colorant thiazine le plus important est le bleu de meacutethylegravene deacutecouvert par Caro en 1876
Colorants doxazines Colorants thiazines
Oxazines
Thiazine
5- Toxiciteacute des colorants
La prise de conscience quant agrave la dangerositeacute de certains colorants a commenceacute vers 1890 ougrave
lrsquoon surveillait essentiellement les teneurs en cuivre en arsenic et en plomb dans les colorants
syntheacutetiques ou mineacuteraux Cependant bien que des toxicologues aient auparavant mis en
eacutevidence chez les animaux le risque de cancer lieacute agrave lrsquoingestion de certains colorants azoiumlques
rouges ce nrsquoest qursquoapregraves la deuxiegraveme (2egraveme
) guerre mondiale que des seacuterieux tests biologiques
ont abouti agrave la remise en cause de la plupart des colorants utiliseacutes Une reacuteglementation plus
exigeante a eacuteteacute instaureacutee en 1960 concernant le test de toxicologique des colorants mis sur le
marcheacute Pour le cas du Burkina-Faso il yrsquoa un deacutecret ndeg2001-185 (article 12) portant
interdiction de rejet dans lrsquoenvironnement de certaines substances canceacuterigegravenes dans
lrsquoenvironnement
6- Proprieacuteteacutes physico-chimiques du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene colorant azinique (thiazine) de la famille basique ou cationique aussi
appeleacute chlorure de bis-(dimethylamino)- 37 phenazathionium est soluble dans lrsquoeau (50 g L-1
) et
moins soluble dans lrsquoalcool (10 g L-1
) Sa formule chimique est C16H18ClN3S une masse molaire
de 319852 g mol-1
se preacutesente sous forme drsquoune poudre cristalline drsquoun bleu fonceacute est un deacuteriveacute
azoteacute (Fig1)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 1 Bleu de meacutethylegravene et sa structure chimique
Il est couramment utiliseacute comme modegravele de contaminant organique en raison de sa structure
moleacuteculaire stable Dans la reacuteaction de reacuteduction le BM se transforme en leuco meacutethylegravene
incolore due agrave la perte du doublet libre de lrsquoazote et introduction drsquoun atome drsquohydrogegravene
Le BM sous sa forme incolore est
(Eq 1)
bleu de meacutethylegravene chlorure de meacutethylthioninium
S
N
N NCl-
hydroxyde de meacutethylthioninium
S
N
N N HO
Figure 2 Forme incolore du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene est le colorant le plus couramment utiliseacute dans la teinture du coton du bois
et de la soie Il peut provoquer des brucirclures oculaires responsables de blessures permanentes aux
yeux de lrsquohomme et des animaux Son inhalation peut donner lieu agrave des difficulteacutes respiratoires
entrainer des cas drsquoaneacutemie apregraves une absorption prolongeacutee et son ingestion par la bouche produit
une sensation de brucirclure provoque des nauseacutees des vomissements transpiration et sueurs
froides abondantes (Ghosh and Bhattacharyya 2002) Il est aussi est toxique pour les algues et
les petits crustaceacutes agrave partir des concentrations de 01 mg L-1
et 2 mg L-1
respectivement (Ounissa
1996 Meink et al 1997)
Le traitement des rejets industriels contenant ce type de colorant srsquoavegravere drsquoun grand inteacuterecirct
II- TRAITEMENT DES REJETS TEXTILES
1- Geacuteneacuteraliteacutes sur les meacutethodes de traitements
Le traitement des rejets textiles compte tenu de leur heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute de composition conduira
toujours agrave la conception drsquoune chaine de traitement assurant lrsquoeacutelimination des diffeacuterents
polluants par des eacutetapes successives La premiegravere eacutetape consiste agrave eacuteliminer la pollution par
lrsquointermeacutediaire de preacutetraitement (deacutegrillage dessablage deacuteshuilage etc) etou de traitement
physique ou physico-chimique assurant une seacuteparation solide-liquide Drsquoapregraves Barclay and
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Buckley (2000) les techniques de deacutepollution intervenant le plus courant en deuxiegraveme eacutetape
dans les industries se divisent en trois cateacutegories
1- Biologique
Traitement aeacuterobie
Traitement anaeacuterobie
2- Physique
Meacutethode de preacutecipitation (coagulation floculation seacutedimentation)
Adsorption (sur charbon actif)
Osmose inverse filtration sur membrane
3- Chimique
Oxydation (oxygegravene ozone oxydants tels que le H2O2 NaOCl)
Reacuteduction (Na2S2O2)
Meacutethode de complexomeacutetrique
Reacutesine eacutechangeuse drsquoions
A- Meacutethodes biologiques
Lrsquoavanceacutee technologique a permis la conception des systegravemes de traitement biologique
perfectionneacutes en se basant sur lrsquoautoeacutepuration naturelle des eaux Ces proceacutedeacutes biologiques se
font selon deux modes traitements en aeacuterobie (en preacutesence de lrsquooxygegravene) et traitement en
anaeacuterobie (les microorganismes deacutegradent la matiegravere organique en absence de lrsquooxygegravene)
Les proceacutedeacutes drsquoeacutepuration par voie biologique sont baseacutes sur la transformation microbienne des
colorants La plupart des colorants azoiumlques sont tregraves stables et non biodeacutegradables Beaucoup
drsquoeacutetudes ont deacutemontreacute la biodeacutegradation partielle ou complegravete de certains colorants par voie
biologiques (Adnosinda et al 2003) et (Lopez et al 2004) Mecircme si ces techniques sont
adapteacutees agrave un nombre de polluants organiques elles ne sont pas toujours applicables sur les
effluents textiles industriels en raison de fortes concentrations de polluants de leur toxiciteacute qui
entrainent la destruction des microorganismes ou des boues biologiques agrave traiter
B- Meacutethodes physiques
Lorsque les eaux useacutees ne se precirctent pas agrave une deacutepollution par voie biologique (effluent peu ou
pas biodeacutegradable tempeacuterature trop faible valeurs extrecircmes de pH preacutesence de toxiques)
des proceacutedeacutes physico-chimiques classiques permettent de compenser soit en se substituant
totalement agrave lrsquoeacutepuration par voie biologique soit en traitement compleacutementaire On peut citer
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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par exemple la coagulation-floculation suivie drsquoune deacutecantation (clarification) lrsquoadsorption sur
charbon actif lrsquoeacutechange drsquoions ou la filtration membranaire
B1- Coagulation-floculation
Sous le terme de coagulationndashfloculation on entend tous les processus physico-chimiques par
lesquels des particules colloiumldales ou des solides en fine suspension sont transformeacutes par des
floculants chimiques en espegraveces plus visibles et seacuteparables (les flocs) Les flocs formeacutes sont
ensuite seacutepareacutes par deacutecantation et filtration puis eacutevacueacutes Les coagulants inorganiques tels que
lrsquoalun (Al2(SO4)314H2O) donnent les reacutesultats plus que satisfaisants pour la deacutecoloration des
effluents textiles contenant des colorants disperseacutes de cuve et soufreacutes mais sont totalement
inefficaces pour les colorants azoiumlques acides et basiques (Barclay and Buckley 2000) et
(Vendevivere et al 1998) Par ailleurs la coagulationndashfloculation ne peut ecirctre utiliseacutee pour les
colorants fortement solubles dans lrsquoeau comme le cas du BM
Le principal deacutesavantage de cette technique est qursquoelle geacutenegravere une importante quantiteacute de boue
entrainant des investissements suppleacutementaires
B2- Filtration membranaire
Dans ce proceacutedeacute les polluants sont retenus par une membrane semi permeacuteable dont le diamegravetre
des pores est infeacuterieur agrave celui des moleacutecules agrave eacuteliminer Cette technique est largement utiliseacutee
dans le domaine de lrsquoeau potable et le dessalement La filtration sur membrane sous lrsquoeffet
drsquoune pression hydraulique se deacutecline en microfiltration lrsquoultrafiltration la nano filtration et
lrsquoosmose inverse Parmi les quatre types de proceacutedeacutes la nano filtration et lrsquoosmose inverse sont
les plus adapteacutes agrave la reacuteduction partielle de la couleur et des petites moleacutecules organiques
(Taylor and Jacobs 1996) (Calobro et al 1990) En effet la nano filtration srsquoapplique surtout
au traitement des bains de teinture de colorants reacuteactifs en agissant comme un filtre moleacuteculaire
tandis que la microfiltration retient les mateacuteriaux colloiumldaux tels que les colorants disperseacutes ou
de cuve gracircce agrave une laquomembrane eacutecranraquo (Van der Bruggen et al 2003) Lrsquoultrafiltration ne
srsquoapplique qursquoagrave la reacuteduction de DCO et des solides en suspension (Anselme and Jacobs 1996)
et nrsquoest reacuteellement efficace qursquoen combinaison avec la coagulationfloculation
B3- Adsorption sur charbon actif et autres mateacuteriaux
Le polluant est transfeacutereacute de la phase liquide vers la phase solide lors de lrsquoadsorption Le
charbon actif eacutetant consideacutereacute comme lrsquoadsorbant le plus efficace pour la reacuteduction de la
couleur est limiteacute pour lrsquoeacutelimination de certains colorants Seuls les cationiques colorant agrave
mordant disperseacutes ou dits de cuve sont eacutelimineacutes par cette technique (Raghavacharya 1997)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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C- Meacutethodes chimique
Les techniques drsquooxydation chimiques sont geacuteneacuteralement appliqueacutees quand les proceacutedeacutes
biologiques sont inefficaces Elles peuvent ecirctre ainsi utiliseacutees pour les proceacutedeacutes biologiques en
eacutetapes de preacutetraitement afin de diminuer la charge polluante Lrsquooxydation chimique est
eacutegalement appliqueacutee pour le traitement des organiques dangereux preacutesents en faibles
concentrations et des effluents chargeacutes de constituants reacutesistants aux meacutethodes de
biodeacutegradation Le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) le Cl2 et O3 sont les reacuteactifs les plus souvent
utiliseacutes pour ce type de traitement Le H2O2 est un oxydant moyennement fort et son application
pour le traitement des polluants organiques et inorganiques est bien eacutetablie (Neyens et al
2003) Mais lrsquooxydation par H2O2 nrsquoest pas suffisamment efficace pour de fortes concentrations
en colorant Hamada et al (1998) ont proposeacute de traiter les colorants azoiumlques par hypochlorure
de sodium Cependant si la moleacutecule initiale est deacutetruite les halogegravenes sont susceptibles de
former des trihalomeacutethanes comme sous-produits de deacutegradation lesquels sont canceacuterigegravenes
pour lrsquoHomme
Drsquoougrave la neacutecessiteacute drsquoutiliser des produits drsquooxydation encore plus performant comme les
proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutes (POA)
2- Procegravedes classiques de traitement des effluents textiles Proceacutedeacutes drsquoOxydation
Avanceacutee (POA)
Lrsquoindustrialisation intensive qui a vu le jour au cours du dernier siegravecle a causeacute lrsquoapparition dans
lrsquoenvironnement de polluants eacutemergents reacutefractaires qui sont reconnus canceacuterigegravenes et
mutagegravenes Dans lrsquooptique de limiter la pollution de lrsquoenvironnement des strateacutegies de
traitement efficaces et eacutecologiques ont eacuteteacute deacuteveloppeacutees Parmi ces strateacutegies se trouve
lrsquoapplication des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee (POA) Figure 3
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Il srsquoagit de proceacutedeacutes de traitement oxydatif qui peuvent ecirctre subdiviseacutes en quatre groupes
(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse
utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et reacutepondent aux
critegraveres suivant (Suty et al 2003)
Ne pas induire de pollution secondaire
Non toxique
Non corrosif pour les eacutequipements
Etre le plus rentable possible
Etre relativement le plus simple agrave manipuler
Les OHbull sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse utiliser dans le domaine des
eaux et des effluents industriels avec une vitesse drsquooxydation (109
fois plus eacuteleveacutee) agrave celle de
lrsquoozone et son potentiel drsquooxydation est de 28 VENH (Parsons 2004) Tableau 1
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique
Oxydant Pouvoir oxydant Edeg (VENH)
OHbull 280
Oo 242
O3 207
H2O2 (milieu acide) 178
Cl2 136
O2 123
Plusieurs secteurs ont utiliseacutes ces proceacutedeacutes pour traiter leurs eaux par exemple Parsons (2004)
lrsquoa utiliseacute pour le traitement des eaux de surface et souterraines Martinez-Huitle and Ferro
(2006) lrsquoont utiliseacute pour le traitement des eaux industrielles Hayet (2011) lrsquoa testeacute dans
lrsquoeacutelimination du 4- chloropheacutenol Hsing et al (2007) et Wu and Chang (2006) ont lrsquoutiliseacute pour
deacutecolorer les eaux des industries textiles Bouafia (2010) a utiliseacute le proceacutedeacute drsquooxydation
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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avanceacutee baseacutee sur le reacuteactif de fenton pour deacutegrader les colorants textiles Derradji (2012) a
coupleacute le POA avec un traitement biologique pour le traitement des eaux useacutees industrielles
3- Reacuteactif de Fenton (H2O2Fe2+
)
Fenton avait deacutecrivit agrave la fin du XIX egraveme
siegravecle que le fer ferreux (Fe2+
) favorisait fortement
lrsquooxydation de lrsquoacide maleacuteique par le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) en milieu acide (Fenton
1894) Des travaux ulteacuterieurs ont montreacute que la combinaison de H2O2 et de Fe2+
nommeacute
laquo Reacuteactif de Fenton raquo eacutetant un oxydant efficace pour une grande varieacuteteacute de substrats
organiques notamment les pheacutenols les pesticides les aromatiques polycycliques et des
colorants en particulier les azoiumlques (Spadaro et al 1994 Benitez et al 2001 De Heredia et
al 2001) Quarante (40) ans plus tard Haber and Weiss (1934) identifiaient le radical
Hydroxyl comme eacutetant lrsquoespegravece oxydante de la reacuteaction preacutesenteacutee ci-dessous et communeacutement
appeleacutee reacuteaction de Fenton
(Eq2)
Le fer ferrique geacuteneacutereacute peut ensuite reacuteagir avec le peroxyde drsquohydrogegravene pour redonner le fer
ferreux
(Eq3)
La vitesse de deacutecomposition de H2O2 par le Fer II augmente lorsque le pH augmente (le 5) car
dans cette gamme de pH la forme preacutedominante Fe(OH) 2+
est beaucoup plus reacuteactive que lrsquoion
Fe2+
(Kuo 1992)
Lrsquoeacutetude de la deacutepollution des effluents textiles coloreacutes par le proceacutedeacute Fenton (systegraveme H2O2
Fe2+
) a eacuteteacute reacuteveacuteleacutee tregraves efficace et plusieurs eacutetudes ont montreacute que le taux de mineacuteralisation des
colorants syntheacutetiques augmente avec lrsquoaugmentation des doses des reacuteactifs et du temps de
reacuteaction Le rapport des reacuteactifs R =
et le rapport
joue aussi un rocircle important
dans la vitesse de deacutegradation de colorants de deacutepart et sur le taux de mineacuteralisation (Kuo
1992)
Le proceacutedeacute Fenton possegravede trois (03) caracteacuteristiques attractives pour le traitement des
composeacutes organiques (Redha 2011)
Les radicaux hydroxyles OHbull produits reacuteagissent tregraves rapidement (10
9 fois plus reacuteactif
que le O3)
Les reacuteactifs sont simples agrave manipuler et sans danger pour lrsquoenvironnement
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Les produits finaux de deacutegradation (H2O CO2 ions mineacuteraux et hydroxydes ferriques)
nrsquointroduisent pas une pollution suppleacutementaire
Le proceacutedeacute de Fenton est composeacute geacuteneacuteralement de quatre eacutetapes principales ajustement du
pH oxydation neutralisation et coagulationpreacutecipitation Pour lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute la
reacuteaction de fenton ne peut se produire qursquoagrave un pH voisin ou eacutegal agrave 3 ce qui reacutesulte un ajout des
solutions acides Au-delagrave des valeurs de pH comprises entre 3 et 4 le fer (Fe2+
ou Fe3+
) est
susceptible de preacutecipiter et former des hydroxydes de fer induisant ainsi une faible activiteacute
catalytique Le milieu doit ecirctre approvisionneacute drsquoune maniegravere continue Ce qui peut alourdir les
couts de traitement
Le proceacutedeacute Fenton est consideacutereacute aujourdrsquohui comme le proceacutedeacute dont sa mise en œuvre est facile
et plus utiliseacute dans le monde pour le traitement drsquoeffluents industriels textiles mais le proceacutedeacute
est limiteacute par le manque de geacuteneacuteration du catalyseur qui neacutecessite geacuteneacuteralement un apport
constat en reacuteactif et qui contraint de ce fait agrave lrsquoapprovisionner en continu le milieu en peroxyde
drsquohydrogegravene (H2O2) tregraves couteux
III- LA LATERITE
Le Burkina-Faso est un pays de lrsquoAfrique occidentale avec une superficie de 274 000 kmsup2 et le
recouvrement lateacuteritique est un caractegravere dominant des paysages peacuteneacuteplaines ou tabulaires qui
caracteacuterisent sa plus grande partie Les lateacuterites se preacutesentent sous forme de plateaux eacutetendus
buttes teacutemoins cuirasses indureacutes etc Lrsquoeacutepaisseur de ces lateacuterites varie selon la nature des
formations sur lesquelles elles se reposent
La lateacuterite (du latin later brique) est une roche rouge ou brun qui se forme par alteacuteration des
roches sous les climats tropicaux Elle est constitueacutee du fer (Limonite ferrihydrite geothite
heacutematite) drsquoaluminium (Gibbsite cliachite boehmite) de titane de manganegravese et de
silicium On la trouve surtout en domaine intertropical et recouvre 33 des continents
Pour lrsquoeacutetude de la deacutegradation du colorant BM nous avons utiliseacute deux types de lateacuterite
provenant lrsquoune de la reacutegion de Koubri dans le Centre et contenant 314 de fer et lrsquoautre dans
la reacutegion Sud-Ouest du Burkina-Faso contenant 447 pour le traitement (Figure 4) Ces
lateacuterites ont eacuteteacute caracteacuteriseacutees au Laboratoire CRISMAT (Centre National de Recherche et de
Technologie Mateacuteriaux ENSI Caen) en France
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE II MATERIELS ET METHODE
Lrsquoutilisation des substances organiques dans lrsquoindustrie sans traitement est la deacutegradation de la
qualiteacute des eaux qui se reacutepercute sur la santeacute de lrsquoecirctre humain Dans ce chapitre nous allons voir
les produits et mateacuteriels ainsi que la meacutethodologie expeacuterimentale utiliseacutes pour la deacutegradation du
colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute Fenton en phase homogegravene en utilisant le fer
industriel puis le fer extrait de la lateacuterite
Nous preacutesentons en premier lieu la technique du dosage du BM et les reacuteactifs utiliseacutes pour la
deacutegradation de notre colorant Nous eacutevoquons les techniques de caracteacuterisation de la lateacuterite par
diffraction des rayons X et analyse quantitative
I- PRODUITS ET MATERIELS
1 Les produits utiliseacutes (Fer industriel H2O2 BM acide lateacuterite)
Pour lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite nous avons utiliseacute
certains reacuteactifs qui sont illustreacutes dans le tableau 2
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes
Produits Fournisseur Qualiteacute
Bleu de meacutethylegravene Fluka 96
Peroxyde drsquohydrogegravene
(H2O2)
Preacutepareacute par
Laboratoires Gilbert (CA 655-
301-3)
9
Acide sulfurique (H2SO4) Sigma-Aldrich (CA 7664-93-9) 95-97
Sulfate ferreux (FeSO4
7H2O
Fluka Chemika (CA44990) 98
Hydroxyde de Sodium
NaOH
Sigma Aldrich 32
Eau ultra-pure ou Milli-Q Polisseur drsquoeau du LEDES 0055 microScm ou 183
MΏ
2- Mateacuteriels utiliseacutes
Les mateacuteriels utiliseacutes pour les suivis cineacutetiques de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite sont la spectrophotomeacutetrie DR 5000 la lateacuterite et les trois types drsquoacides
lrsquoacide sulfurique lrsquoacide chlorhydrique lrsquoacide nitrique pour lrsquoextraction du fer de la lateacuterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM
Les eacutechantillons de lateacuterites utiliseacutees lors de ce travail ont eacuteteacute caracteacuteriseacutes au Laboratoire
CRISMAT (Centre National de Recherche Technologique Mateacuteriaux ENSI Caen) en France Ils
proviennent de deux reacutegions du Burkina-Faso (Dano et Koubri) contiennent respectivement 44
7 et 314 de fer et ont eacuteteacute obtenus par les analyses en diffraction des rayons X (DRX) et en
microscopie eacutelectronique agrave balayage (MEB)
Le principe de lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS
Lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS est une analyse quantitative en des points ou zones speacutecifiques dun
eacutechantillon en utilisant la spectromeacutetrie agrave seacutelection deacutenergie (EDS)
Son principe est que par lintermeacutediaire dun canon agrave eacutelectrons un faisceau deacutelectrons est envoyeacute
sur leacutechantillon En contact avec la matiegravere ces eacutelectrons interagissent de diffeacuterentes faccedilons
Le MEB-EDS du laboratoire va permettre dexploiter trois informations distinctes dont deux qui
vont ecirctre traduites en images
-Une image en eacutelectrons secondaires (SE) qui naicirct dune interaction entre les eacutelectrons du
faisceau et les eacutelectrons des couches eacutelectroniques de latome et qui nous donnera une
information topographique de leacutechantillon
- Une image en eacutelectrons reacutetrodiffuseacutes (BSE) qui reacutesulte de linteraction entre les eacutelectrons du
faisceau le noyau et le nuage eacutelectronique de latome et qui permettra de creacuteer une image par
contraste chimique
- Une troisiegraveme information que lon obtient est une analyse eacuteleacutementaire le microscope
eacutelectronique agrave balayage eacutetant coupleacute agrave un deacutetecteur de rayons X agrave dispersion deacutenergie
Le principe de lrsquoanalyse par Diffraction Rayon X (DRX)
La diffraction des rayons X est une technique danalyse fondeacutee comme son nom lrsquoindique sur la
diffraction des rayons X sur la matiegravere La diffraction des rayons X est un pheacutenomegravene
dinterfeacuterence constructive qui se produit quand un faisceau de rayons X (onde
eacutelectromagneacutetique) peacutenegravetre dans un cristal (empilement peacuteriodique datomes) Il peut donc
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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apparaitre quand on place un monocristal un poly-cristal ou une poudre devant une source de
rayons X Lemplacement des faisceaux diffracteacutes nous informe sur la peacuteriodiciteacute du (des) cristal
tandis que lintensiteacute de ces faisceaux nous informe sur la nature et la position des atomes
contenus dans le cristal La position des intensiteacutes diffracteacutees nous renseignera sur la taille de la
maille tandis que lintensiteacute nous permettra de calculer la position des atomes dans la maille
ainsi que leur nature Les proprieacuteteacutes chimiques ou physiques dun mateacuteriau deacutependent de la
position et la nature des atomes du cristal
Les caracteacuteristiques du diffractomegravetre des eacutechantillons de la poudre de lateacuterite analyseacutee sur un
diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 eacutequipeacute drsquoun monochromateur avant et drsquoun deacutetecteur Lynx-
Eye sont rassembleacutees dans le tableau et figures ci-dessous
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Position initiale [deg2Th] 10 0050
Position finale [deg2Th] 99 9910
Taille [deg2Th] 00110
Temps drsquoeacutetape de balayage [s] 1170
Fente de divergence Fixed
Fente de divergence [mm] 2
Tempeacuterature de mesure [degC] 21
Mateacuteriel drsquoanode Cu
K Alpha 1 [Aring] 154060
Geacuteneacuterateur 40 mA 40 kV
Monochromateur de rayon incident Oui
Rotation Non
Ouverture de deacutetecteur [deg] 35
Deacutetecteur de discrimination LL [V] 017
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Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri
Les diffeacuterentes phases des eacutechantillons de lateacuterites par lrsquoanalyse en diffraction RX sont
reacutecapituleacutees sur ce tableau
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
Phase Koubri Dano
-massique -massique
Phase majoritaire Kaolinite 333 36
Quartz 326 161
Deuxiegraveme sous-ensemble de phase Goethite FeO(OH) 211 352
Heacutematite Fe2O3 73 63
Ferrite
(fer-alpha)
3 32
Phase anatase TiO2 27
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II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE
1- Preacuteparation de la solution du bleu de meacutethylegravene
La solution megravere du BM de concentration 1 g L-1
a eacuteteacute preacutepareacutee en mettant les cristaux dans un
litre drsquoeau distilleacutee Les solutions standard pour lrsquoeacutetablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage ont
eacuteteacute obtenues par des dilutions successives jusqursquoaux concentrations deacutesireacutees
Le suivi de lrsquoeacutevolution de la concentration du BM au cours du temps est fait par
spectrophotomeacutetrie UVVisible
2- Principe de la spectrophotomeacutetrie UVVisible
La spectrophotomeacutetrie est une technique analytique quantitative qui consiste agrave mesurer
lrsquoabsorbance ou la densiteacute optique drsquoune substance chimique donneacutee en solution La meacutethode
repose sur la loi de Beer-Lambert qui eacutenonce
Lorsqursquoune substance absorbe de la lumiegravere dans le domaine de lrsquoultra-violet et du
visible lrsquoeacutenergie absorbeacutee provoque des perturbations dans la structure eacutelectronique des
atomes ions ou moleacutecules Un ou plusieurs eacutelectrons utilisent cette eacutenergie pour sauter
drsquoun niveau de basse eacutenergie agrave un niveau de plus haute eacutenergie Ces transitions
eacutelectroniques se font dans le domaine de 350 agrave 800nm pour le visible et entre 200 agrave 350
nm pour lrsquoultra-violet
Un milieu homogegravene traverseacute par la lumiegravere absorbe une partie de celle-ci les
diffeacuterentes radiations constituant le faisceau incident sont diffeacuteremment absorbeacutees
suivant leur longueur drsquoonde et les radiations transmisses sont alors caracteacuteristiques du
milieu
Soit un rayon lumineux monochromatique de longueur drsquoonde λ traversant un milieu
homogegravene drsquoeacutepaisseur l Le taux de deacutecroissance de lrsquointensiteacute lumineuse en fonction de
lrsquoeacutepaisseur du milieu absorbant est donneacute par la loi de Lambert
A= log (
) (Eq4)
Avec
I0 intensiteacute initiale de la lumiegravere traverseacutee
I intensiteacute de la lumiegravere transmise
A absorbance
La spectrophotomeacutetrie UVVisible permet de suivre la deacutecoloration des solutions gracircce aux
absorbances qui eacutevoluent en fonction du temps de traitement Elle permet eacutegalement de suivre
lrsquoeacutevolution des ions gracircce agrave leurs diffeacuterents dosages
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3- Caracteacuterisation par spectrophotomeacutetrie UVVisible des solutions du BM
a- Deacutetermination des longueurs drsquoondes drsquoabsorption maximale
Le spectre drsquoabsorbance du BM a eacuteteacute balayeacute entre 200 et 800 nm afin de suivre quantitativement
sa concentration Les pics de notre colorant sont obtenus agrave 661nm et 291nm (fig 8) Les
diffeacuterentes absorbances ont eacuteteacute deacutetermineacutees et une courbe deacutetalonnage a eacuteteacute traceacutee en utilisant
des solutions standard variant de 0 agrave 8 mg L-1
pour les deux longueurs drsquoondes
Figure 8 Spectre du Bleu de meacutethylegravene
b- Etablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage du BM
La concentration [Fx] des solutions eacutetalon varie de 1 agrave 8 mg L-1
Les volumes agrave preacutelever sont
calculeacutes en appliquant lrsquoeacutequation suivante
(Eq5)
Avec [Fx] - Concentration de lrsquoeacutetalon
Vx - Volume drsquoeacutetalon agrave preacuteparer
[M] - Concentration de la solution megravere
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene
Solution Zero 1 2 3 4 5
Concentration [mgL-1] 0 2 3 4 6 8
Volume neacutecessaire [mL] 0 02 03 04 06 08
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Pour tracer la courbe drsquoeacutetalonnage nous avons introduit les diffeacuterents volumes dans des fioles de
100 mL ensuite nous avons compleacuteteacute agrave lrsquoeau distilleacutee jusqursquoau trait de jauge On a mis la
spectrophotomeacutetrie en marche et proceacutedeacute agrave la lecture du blanc puis successivement des solutions
eacutetalons
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm)
Solution 0 1 2 3 4 5
Con (mg L-1
) 0 2 3 4 6 8
Absorbance (nm) pour λ = 661 0 085 13 18 23 3
Absorbance (nm) pour λ = 291 0 04 06 09 12 17
Figure 9 Courbe deacutetalonnage (λmax = 661 nm et λmax = 291 nm) variation de labsorbance en
fonction de la concentration du BM
4- Preacuteparation des solutions de fer
a- Solution de fer industriel
Le reacuteactif utiliseacute est le sulfate ferreux ou sulfate de fer (II) drsquoune poudre blanchacirctre agrave lrsquoeacutetat
anhydre dont la formule est FeSO4 7H2O Pour la preacuteparation du Fe2+
de concentration 3 g L-1
nous avons verseacute 3 g du sulfate ferreux anhydre dans une fiole de 1 L contenant 500 mL drsquoeau
milli-Q puis ajouter une (1) goutte drsquoacide sulfurique (H2SO4) concentreacute agrave 98 dans la fiole et
laisser agiter pendant 30 secondes Apregraves compleacuteter jusqursquoau trait de jauge et placer sous
agitation durant 1 h jusqursquoagrave lrsquoobtention drsquoune solution de couleur rouge brique
b- Solution de fer de la lateacuterite
Pour la deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite les solutions de la lateacuterite
ont eacuteteacute preacutepareacutees de la maniegravere suivante
Pour le lit de lateacuterite nous avons preacuteleveacute
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
Compleacuteter drsquoeau milli-Q (eau ultra pure) jusqursquoau trait de jauge
y = 03938x
Rsup2 = 09869
0
05
1
15
2
25
3
35
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
661nm
y = 02094x
Rsup2 = 09972
0
02
04
06
08
1
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
291 nm
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Ajuster par la suite le pH de la solution agrave 3 avec lrsquoacide sulfurique (concentreacute agrave
95-97)
Figure 8 Lit de lateacuterite
Pour la lateacuterite attaqueacute par de lrsquoacide concentreacute pour lrsquoextraction du Fer
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
30 m L drsquoacide (HClHNO3H2SO4)
Ajouter avec prudence 20 mL drsquoeau milli-Q pour avoir 50 mL de solution
Preacutelever le surnageant pour le traitement du bleu de meacutethylegravene
Figure 9 Attaque acide de la lateacuterite
5- Preacuteparation des meacutelanges colorant- reacuteactif de Fenton
Lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM srsquoest faite par trois diffeacuterentes eacutetapes
Une solution du BM est soumise agrave un traitement par proceacutedeacute Fenton en utilisant du H2O2
et le fer industriel (Fe2+
) ajustement du pH agrave 3 (Fig12)
Figure 10 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel
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Pour la deacutegradation du BM en utilisant la lateacuterite deux eacutetapes ont eacuteteacute imageacutes lrsquoune par
un lit de lateacuterite et lrsquoautre par la lateacuterite attaqueacutee par trois types drsquoacides (Fig13)
Figure 11 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite
6- Etude cineacutetique de la deacutecoloration du BM
Nous avons deacutetermineacute la cineacutetique de deacutecoloration agrave partir des valeurs des absorbances trouveacutees
agrave 661nm La deacutetermination de la constante de vitesse kapp permet de donner un ordre de
grandeur de la vitesse Expeacuterimentalement on peut montrer que la vitesse de reacuteaction bilan du
BM srsquoeacutecrit de la maniegravere suivante
Bleu de meacutethylegravene + OHbull rarr sous-produit du bleu de meacutethylegravene (Eq6)
Pour la cineacutetique drsquoordre 1
V = -
= kapp (Eq7) reacuteaction de pseudo ordre un laquo1 raquo
Avec
V vitesse de deacutegradation catalytique (mg L-1
h-1
)
kapp constante apparente de deacutegradation (min ou h-1
)
[BM] concentration du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
t temps de reacuteaction (h)
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
Ln (
) = kapp t (Eq8)
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Figure 12 Reacuteaction de pseudo ordre 1
Pour la cineacutetique drsquoordre 2
V = -
= kapp (Eq9) reacuteaction de pseudo ordre un laquo2 raquo
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
int
= - int
(Eq10)
(Eq11)
Figure 13 Reacuteaction de pseudo ordre 2
Pour le calcul des rendements ou taux drsquoabattement (τ) agrave lrsquoissu des eacutetudes cineacutetiques de
deacutegradation du BM nous avons utiliseacute cette formule ci-dessous
τ =
(Eq12)
Rsup2 = 09863
-070
-060
-050
-040
-030
-020
-010
000
0 2 4 6 8
ln (C
Co)
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 1
Rsup2 = 09499
0
0005
001
0015
002
0025
003
0 2 4 6 8
1C
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 2
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS
I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL
Tous les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave tempeacuterature ambiante (25degC) Les concentrations du bleu de
meacutethylegravene choisies pour lrsquoexpeacuterience sont 10 et 40 mg L-1
1- Effet de pH du milieu
Etant donneacute que le proceacutedeacute Fenton est baseacute sur lrsquoeffet catalytique du Fer et plus preacuteciseacutement
du Fe2+
il nous est paru neacutecessaire de commencer lrsquoeacutetude par la deacutetermination du pH
optimale pour le proceacutedeacute Lrsquoajustement du pH du milieu srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoune solution
drsquoacide sulfurique Ce choix est justifieacute par lrsquoexistence deacutejagrave au sein de la solution des ions
2-
suite agrave lrsquoaddition du Fe2+
sous la forme de FeSO4 7H2O
Les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes avec une concentration en BM de 20 mg L-1
un rapport R = 15
correspondant agrave des concentrations de 6 et 040 mg L-1
en H2O2 et Fe2+
respectivement et
pour des valeurs de pH variant entre 3 et 5 Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacute sur figure 16
Figure 14 Effet du pH
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t = 20
min)
pH Rendement ()
3 96
35 5245
4 6156
5 5509
000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 5 10 15 20
[BM
] m
gL
ˉˡ
temps de deacutegradation (mn)
pH = 3
pH = 35
pH = 4
pH = 5
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Drsquoapregraves le tableau preacutecegravedent nous observons que le pH favorable pour la deacutegradation du BM
par le proceacutedeacute Fenton est pH = 3 avec un taux de deacutegradation de 96 au bout de 20 min
De nombreux travaux sur les proceacutedeacutes Fenton ont montreacute que le pH 3 semble ecirctre la meilleure
valeur pour une deacutegradation optimale des polluants organique ((Tang and Huang 1996 Kuo
and Lo 1999) Pour la suite du travail nous adopterons deacutesormais cette valeur de pH
2- Effet de la concentration en BM
Nous avons traiteacute agrave un pH = 3 et agrave 25degC deux solutions du BM de concentration diffeacuterentes
(10 mg L-1
et 40 mg L-1
) en fixant les concentrations de Fe2+
agrave 134 mg L-1
et celle du H2O2 agrave
6 mg L-1
(figure 17)
Figure 15Effet de la concentration du BM
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM
[BM] mg L-1
Rendement () Temps de
deacutecoloration (min)
10 9738 8
40 9565 14
Nous avons constateacute que la concentration du BM de concentration 10 mg L-1
srsquoest deacutegradeacutee
rapidement et complegravetement avec un temps de deacutecoloration (td) de 8 min tandis que celle de
40 mg L-1
est plus lente avec un td de 14 min Donc plus la solution est concentreacutee plus le
temps de deacutegradation est important
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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La cineacutetique de deacutecoloration du colorant BM de concentrations respectives de 10 et
40 mg L-1
obeacuteit agrave la loi cineacutetique de pseudo premier
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM
Solution kapp
BM = 10 mg L-1
028
BM = 40 mg L-1
010
La deacutetermination de la constante apparente de vitesse montre eacutegalement que cette derniegravere
varie en fonction de la concentration en BM En effet la valeur de kapp est deux fois plus
supeacuterieure pour une concentration en BM de 10 mg L-1
que pour celle de 40 mg L-1
3- Etude spectrophotomeacutetrique UVVisible du bleu de meacutethylegravene
Figure 16 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel
Une solution du bleu de meacutethylegravene de concentration 40 mg L-1
est soumise agrave un traitement par
proceacutedeacute Fenton en utilisant 6 mg L-1
de H2O2 et le fer industriel agrave une concentration de 134
mg L-1
Des preacutelegravevements ont eacuteteacute effectueacutes agrave des intervalles reacuteguliers de temps afin de suivre
lrsquoeacutevolution de la deacutegradation par Spectrophotomeacutetrie Lrsquoanalyse spectromeacutetrique des
eacutechantillons est effectueacutee par un balayage du spectre UV-Visible entre 200 et 800 nm (figure
18)
Nous remarquons que plus le temps de traitement est important plus le pic drsquoabsorbance dans
le visible agrave 661 diminue drsquointensiteacute pour srsquoannuler complegravetement agrave partir du 30 min Par
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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contre le pic dans le domaine UV agrave 291 il diminue certes drsquointensiteacute mais ne srsquoannule pas
mecircme apregraves 45 min de traitement
Ce reacutesultat nous permet de conclure que le proceacutedeacute Fenton permet une deacutegradation partielle
de la moleacutecule du BM au bout de notre temps de reacuteaction Drsquoapregraves Cao et al (1999) les pics
appartenant aux domaine drsquoUV entre 200 et 260 sont relatives au cycle benzegravene mono ou
poly substitueacute Ceci revient agrave dire que la deacutegradation du BM passe par deux eacutetapes
Deacutegradation du groupement fonctionnel de la moleacutecule du BM (λ = 661 nm) crsquoest agrave
dire que la rupture de lrsquoheacuteteacuterocycle central entraine la perte des conjugaisons des deux
lateacuteraux ce qui explique la deacutecoloration plus ou moins rapide de la solution
La deacutegradation des cycles benzegravene persistant en solution est beaucoup plus lente
puisque lrsquointensiteacute de ce pic (λ = 291 nm) diminue mais ne srsquoannule pas alors que la
solution est claire On peut dire eacutegalement que cette deacutegradation des cycles benzegravene
persistants est due au temps de reacuteaction trop court
4- Effet de la concentration du H2O2
a) En Absence de Fer
En utilisant deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
nous
avons varieacute les concentrations du H2O2 de 1 agrave 6 mg L-1
en absence du fer agrave un pH = 3 et agrave
tempeacuterature ambiante Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacutes sur la figure ci-dessous
Figure 19 Deacutegradation du BM par H2O2 seul
Quel que soit la concentration du BM 10 mg L-1
ou 40 mg L-1
lrsquoeffet du H2O2 sur la
deacutegradation du colorant est pratiquement nulle En effet apregraves un temps arbitraire de 20 min
de traitement on remarque un taux drsquoabattement de 17 pour la concentration en BM de 10
mg L-1
alors qursquoil est nul pour une concentration initiale de 40 mg L-1
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Il est donc clair que le pouvoir oxydant du H2O2 nrsquoest pas assez suffisant pour pouvoir
deacutegrader le BM En effet le H2O2 agrave un pouvoir oxydant de Edeg = 176 VENH par contre
celui drsquoOHbull est de 28 VENH
La mecircme conclusion a eacuteteacute observeacute par Naima (2008) sur lrsquoutilisation du H2O2 seul dans le
traitement des huiles drsquoolive (margines) Le reacutesultat a donneacute que le H2O2 seul pour des valeurs
de concentrations 3 et 20 g L-1
ne peut eacuteliminer totalement la margine de lrsquoeffluents drsquohuilerie
drsquoolive de concentration initiale de 1 g L-1
la moyenne de taux drsquoabattement obtenue ne
deacutepasse pas la valeur de 32 Yameogo (2013) a remarqueacute eacutegalement que lrsquoutilisation du
H2O2 seul nrsquoa eu aucune influence sur la deacutegradation de lrsquoamarante par proceacutedeacute photo-fenton
et heacuteteacuterogegravene avec charbon actif la concentration nrsquoa pas varieacute tout au long du traitement
b) En preacutesence du Fer
Lrsquoefficaciteacute du traitement est donc tributaire de lrsquoexistence de deux entiteacutes H2O2 et Fe2+
En
effet Bach et al (2010) ont utiliseacute le Fe2+
pour traiter lrsquoeau industrielle ils ont trouveacute que le
fer a permis de mineacuteraliser 95 drsquoeacutethylegravene-glycol et 85 de pheacutenol dans une eau industrielle
par proceacutedeacute Fenton Marciel et al (2004) ont remarqueacute que lrsquoapport de sulfate ferreux a
ameacutelioreacute la reacuteduction du COT de 45 agrave 55 lors drsquoune eacutetude drsquooxydation drsquoune solution
pheacutenolique par le proceacutedeacute photo-fenton
Pour la suite Nous avons maintenu la mecircme variation des concentrations en H2O2 (de 1 agrave 6
mg L-1
) mais en additionnant le fer industriel (sulfate ferreux) avec une concentration de 134
mg L-1
pour deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
agrave
tempeacuterature ambiante et agrave un pH eacutegale agrave 3 Ceci revient qursquoen solution le rapport R =
varie de 075 15 25 5 (Figure 20)
Figure 17 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Quel que soit la concentration initiale en BM ou en H2O2 lrsquoaddition du fer a entraineacute
lrsquoapparition de la deacutegradation graduelle de la coloration
Plus la concentration en H2O2 est importante plus la vitesse de deacutegradation augmente
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
[BM] mg L-1
10 40
Variation de H2O2 Rendement () Rendement ()
1 6730 5508
2 8522 7029
3 9769 9632
6 9954 9860
La figure 20 montre que taux de deacutecoloration en preacutesence du catalyseur devient plus
important avec lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 Il passe apregraves 60 min de
traitement de 6730 pour une concentration en H2O2 de 1 mg L-1
agrave 9954 pour celle de 6
mg L-1
Ceci est parfaitement preacutevisible puisque lrsquoexistence de lrsquoHydroxyde radicalaire principale
responsable de la deacutegradation est tributaire de la concentration initial en H2O2 (Eq2 sect 11)
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence de
la variation du H2O2
[BM] = 10 mg L-1
[BM] = 40 mg L-1
Ordre de la
reacuteaction k k
075 00036 00005 Ordre 2
15 00092 00007
25 0067 0065 Ordre 1
5 02879 0103
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Nous remarquons que lorsque la concentration en H2O2 augmente lrsquoordre partiel de la reacuteaction
change En effet pour des concentrations en H2O2 lt 3 mg L-1
la reacuteaction de deacutegradation est de
lrsquoordre 2 alors que pour des concentrations plus eacuteleveacutees elle est drsquoordre 1
Nadjette (2009) a montreacute que la deacutegradation du Meacutethyle Orange en preacutesence de dioxyde de
titane (TiO2) suit une cineacutetique drsquoordre 1 Redha (2011) a trouveacute eacutegalement lrsquoordre partiel de
la reacuteaction est eacutegal agrave 1 lors de son eacutetude sur le traitement du Rouge drsquoalizarine S et lrsquoOrange
G par proceacutedeacute drsquooxydation avanceacutee (POA)
Bennani et al (2010) ont eacutelimineacute le bleu de meacutethylegravene en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi
(Maroc) Les reacutesultats ont montreacute que le pseudo-second ordre peut deacutecrire le comportement
cineacutetique de lrsquoadsorption du bleu de meacutethylegravene sur lrsquoargile brute et celle purifieacutee Des reacutesultats
similaires ont eacuteteacute observeacutes Gurses et al (2006) et Tsai et al (2007)
Les valeurs de kapp obtenus pour une solution de concentration initiale en BM de 10 mg L-1
sont supeacuterieures agrave celles obtenues pour la solution de 40 mg L-1
et ce lagrave quel que soit lrsquoordre
de la reacuteaction ou la concentration en H2O2 en solution Ces valeurs augmentent avec
lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 et passe de 36 10-3
agrave 02879 et de 05 10-3
agrave 0103
pour une les solutions en BM de 10 et 40 mg L-1
respectivement
5- Effet de la concentration en fer
Pour la suite nous eacutetudierons lrsquoeffet de la concentration en Fer sur lrsquoefficaciteacute du traitement
du BM pour deux solutions de concentration 10 et 40 mg L-1
en BM Les essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes en maintenant constante la concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
et en faisant varieacute la
concentration en Fe2+
de 02 agrave 134 mg L-1
correspondant agrave une variation du rapport R =
de 5 agrave 30
Figure 18 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM
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En absence de fer aucune baisse dans la concentration en BM nrsquoest observeacutee Pourtant degraves
lrsquoajout drsquoune faible concentration (02 mg L-1
) entraine une diminution progressive de la
couleur au cours du temps Il est eacutegalement observeacute que quel que soit la concentration initiale
en BM le temps de deacutegradation (td) du colorant est inversement proportionnel agrave la
concentration en Fe2+
en solution En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
td
passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 alors que pour une concentration
de 40 mg L-1
il passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig22)
Figure 19 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer industriel
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction du rapport R
[BM] = 10 mg L
-1 [BM] = 40 mg L
-1
kapp kapp
OR
DR
E
1
par
rapport
agrave B
M 30 00027 00125
15 00061 00321
10 0026 00496
5 02879 0103
Nous remarquons que lrsquoeffet de lrsquoaugmentation de la concentration en Fe2+
en solution sur la
cineacutetique de deacutegradation du BM est beaucoup plus important pour des faibles concentrations
(10 mg L-1
) que pour les fortes concentrations (40 mg L-1
) En effet pour une variation de R de
30 agrave 10 kapp eacutevolue de 27 10-4
min agrave 26 10-2
min soit un facteur 100 pour une concentration
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en BM de 10 mg L-1
alors qursquoelle eacutevolue de 00125 agrave 005 soit un facteur 4 pour une
concentration en BM de 40 mg L-1
Drsquoapregraves ces reacutesultats on peut conclure drsquoune faccedilon geacuteneacuterale que la preacutesence drsquoune forte
concentration du catalyseur favorise la formation des radicaux OHbull principaux responsable de
la deacutegradation du BM Pourtant il a eacuteteacute montreacute dans plusieurs eacutetudes (Brillas et al 2004
Diagne 2006 Oturan et al 1999) que le Fe2+
ajouteacute agrave forte dose entraine une perte du
rendement du proceacutedeacute puisque le Fe2+
en plus de son rocircle de catalyseur peut jouer un rocircle de
destructeur crsquoest-agrave-dire qursquoil piegravege les OHbull produits
Lrsquoeacutelimination des polluants reacutefractaires est donc tributaire de la preacutesence des ions meacutetallique
sauf qursquoil neacutecessite un apport important en Fe2+
ce qui entraine un coucirct (Bouafia 2010)
Crsquoest pour cette raison que nous avons opteacute pour lrsquoutilisation de la lateacuterite en faisant une
attaque acide afin drsquoextraire le fer pour traiter le BM
II- UTILISATION DE LATERITE
Les eacutechantillons de la lateacuterite choisie se preacutesentent tous sous forme de poudres de couleur
ocre Lrsquoapplication drsquoun proceacutedeacute qui neacutecessite des quantiteacutes preacutecis de fer est un peu difficile
pour un pays dont le taux drsquoalphabeacutetisation est seulement de 218 et un seuil de pauvreteacute
(PIB par habitant est eacutegal agrave 1500 $) En effet lrsquoajout drsquoune forte concentration du catalyseur
dans la solution agrave traiter peut diminuer lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute Fenton Lrsquoanalyse DRX a
montreacute que la lateacuterite existante au Burkina-Faso est riche en fer En effet pour la reacutegion de
Dano le pourcentage en fer atteint 44 en masse alors que pour Koubri il est de 31
La premiegravere question auquel on srsquoeacutetait poseacute est si le fer eacutetait facilement ex tractable ou bien il
neacutecessite une mineacuteralisation preacutealable
1- Effet des lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
La figure ci-dessous montre lrsquoallure de lrsquoeffet de lit de lateacuterite de Dano drsquoune part et celui de
Koubri drsquoautre avec ajustement de pH dans une solution du BM de concentration 40 mg L-1
en maintenant ma concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
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Figure 20 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
Nous observons que la solution du BM en contact avec le lit de Dano se deacutegrade plus vite que
celle en contact avec le lit de lateacuterite de Koubri Cela est ducirc au fait que la lateacuterite de Dano
libegravere plus facilement sa phase ferrique par rapport agrave celle de Koubri
2- Effet de lrsquoacide sur la lateacuterite (Dano et Koubri)
Dans ce cadre nous avons compareacute lrsquoeffet drsquoun lit de lateacuterite (ajustement du pH) et une lateacuterite
attaqueacutee avec du H2SO4 sur une solution du BM agrave 40 mg L-1
La concentration en H2O2 eacutetant
maintenue agrave 6 mg L-1
(figure 24)
Figure 21 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri
La figure 24 montre que la quantiteacute de colorant deacutegradeacutee deacutecroit plus rapidement dans le cas
de lrsquoattaque acide Ce comportement est ducirc qursquoelle libegravere plus de Fe2+
en solution Le Fe2+
en
contact avec le H2O2 forme les radicaux hydroxyles (OHbull) pour le traitement des polluants
organiques par le proceacutedeacute Fenton
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
[BM] mg
L-1
Dano Koubri
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Rendement
()
4394 9991 364 9685
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Le taux drsquoabattement du BM par lrsquoattaque acide sur la lateacuterite de Dano est de 9991 apregraves
un temps de manipulation de 5 heures alors que celui du lit de lateacuterite (ajustement du pH) est
de 4394 pour le mecircme intervalle de temps
Cette diffeacuterence de rendement entre les lits de deux lateacuterites (Dano 4394 et Koubri
364) est due que la lateacuterite de Dano libegravere plus facilement sa phase ferrique que celle de
Koubri Etant donneacute que les phases ferriques sont les mecircmes pour les deux lateacuterites on
pourrait conclure que la diffeacuterence provient aussi du fait que la lateacuterite de Dano est beaucoup
plus riche en fer Ce qui facilite son extraction et que pour Koubri la phase Anastase en TiO2
pourrait gecircner son extraction
3- Effet de trois types drsquoacides sur la deacutegradation du BM (lateacuterite de Dano et
Koubri)
Nous avons compareacute lrsquoefficaciteacute de 3 acides (sulfurique laquoH2SO4raquo chlorhydrique laquoHCl raquo et
nitrique laquoHNO3raquo) pour lrsquoextraction du fer des lateacuterites La concentration de la solution du
BM utiliseacutee est de 40 mg L-1
la concentration en H2O2 est toujours maintenue agrave 6 mg L-1
Figure 22 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri
La figure 25 montre que la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est la plus efficace pour la
deacutecoloration de la solution En effet Pour la lateacuterite de Dano le td est de 40 mn pour le H2SO4
et drsquoune heure (1h) et 1h30 pour le HNO3 et le HCl respectivement Pour celle de Koubri le
td de la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est drsquoune heure (1h) tandis que pour des deux autres
acides HCl et HNO3 les td sont respectivement de deux (2h) et quatre heure (4h)
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri
[BM] mg L-1
Dano Koubri
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Rendement () 9991 9890 9797 9685 9593 9223
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On peut deacuteduire que lrsquoefficaciteacute de lrsquoattaque acide par le H2SO4 utiliseacute pour extraire le fer de
la lateacuterite est due au caractegravere diacide (H2SO4)
4- Etude cineacutetique de deacutecoloration par lrsquoattaque acide (Dano et Koubri)
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig26)
Figure 23 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer extrait de la lateacuterite
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction des attaques acides (Dano et Koubri)
Attaque acide Dano Koubri
kapp
OR
DR
E 1 par
rapport
agrave B
M
HCl 00127 00094
HNO3 00131 00096
H2SO4 00142 00194
Nous remarquons que lrsquoutilisation de la lateacuterite de Dano ne change pas lrsquoordre apparent de la
vitesse de deacutegradation qui reste eacutegale 1 La valeur de kapp varie de 127 10-2
min-1
pour HCl et
142 10-2
min pour H2SO4 ce qui confirme bien le reacutesultat obtenu pour la figure 19
Pour la lateacuterite de Koubri la valeur de kapp varie de 910-3
min-1
pour HCl et 194 10-2
min-1
pour H2SO4
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5- Etude comparative entre le traitement du BM en utilisant le rapport R et le fer
de la lateacuterite (Dano et Koubri)
Sur la figure 27 nous avons superposeacute les reacutesultats obtenus pour la deacutegradation drsquoune solution
de 40 mg L-1
du BM en preacutesence de 6 mg L-1
de H2O2 avec lrsquoajout de Fer extrait de la lateacuterite
de Dano et Koubri drsquoune part et le fer industriel drsquoautre part
Figure 24 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel
Il est montreacute que le taux de deacutegradation obtenu est perceptiblement le mecircme seule reste un
handicap le temps de traitement 20 min pour le fer industriel 40 min pour le fer extrait de la
lateacuterite de Dano et 1h pour celui de Koubri
Le traitement par la lateacuterite de Dano est efficace et preacutesente donc un avantage certains
puisqursquoil permet de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du BM par rapport agrave celui par la lateacuterite de
Koubri qui deacutegrade seulement que 9796
Beaucoup drsquoeacutetudes ont eacuteteacute faites sur lrsquoeacutelimination du bleu de meacutethylegravene En utilisant le
charbon actif commercial CECA40 de granulomeacutetrie infeacuterieure agrave 125 μm Houas et al (1999)
ont eacutelimineacute 93 du BM dans lrsquoeau pour un temps de contact de 5heures Kumar and
Tamilarasan (2013) ont utiliseacute 01g de charbon actif agrave base des graines drsquoacacia pour eacuteliminer
9312 de BM Bennani et al (2010) ont eacutetudieacute lrsquoadsorption BM sur lrsquoargile brute et
purifieacutee Ils ont montreacute que le processus drsquoadsorption est tregraves rapide et que 95 de la quantiteacute
adsorbeacutee est atteinte pendant les dix premiegraveres minutes Talidi (2006) a utiliseacute la pyrophyllite
(argile) il a montreacute que lrsquoadsorption du BM est de lrsquoordre de 7845 6658 et 5471
respectivement pour les concentrations initiales de 75 225 et 374ppm Sassi and Bennour
(2011) ont utiliseacute le traitement biologique par Biosorption du BM par Pseudomonas
Aeruginosa isoleacute agrave partir drsquoune boue de laiterie a montreacute un taux drsquoeacutelimination du BM variant
de 45 agrave 55 aux valeurs de pH = 7 et 8
Nous pouvons dire que le traitement par la lateacuterite a permis de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du
BM par rapport aux eacutetudes faites en utilisant drsquoautres mateacuteriaux et que la lateacuterite recouvre
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 100 200 300
[BM
] mg
Lˉˡ
temps de traitement (mn)
Attaque acide
(Dano)
Attaque acide
(Koubri)
Fer industriel
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33 du continent mondial ce qui pourrait rendre son utilisation moins chegravere par rapport aux
autres traitements (Fer industriel Charbon actifhellip) puis qursquoon nrsquoa pas fait une eacutetude
eacuteconomique pour voir son cout
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CONCLUSION
Ce travail qui a porteacute sur la deacutegradation du colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute
Fenton en comparant les performances obtenues entre lrsquoutilisation du fer industriel (Fenton
classique) et le fer extrait de la lateacuterite ont montreacute que
Pour lrsquoutilisation du fer industriel la deacutegradation du BM est obtenue agrave une valeur de 3 pour
une variation du rapport des concentrations R de 15 agrave 5 et que lrsquoutilisation du peroxyde (H2O2)
seul ne peut pas deacutegrader le BM car son pouvoir oxydant nrsquoest pas assez suffisant pour
pouvoir deacutegrader le colorant Lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute est donc intimement lieacutee agrave lrsquoexistence de
deux reacuteactifs En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
le temps de deacutecoloration
(td) passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 et pour celle de 40 mg L-1
il
passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R Le traitement du BM par proceacutedeacute
fenton est donc tributaire de lrsquoutilisation de Fe2+
Afin de minimiser le coucirct du traitement et surtout voir lrsquoefficaciteacute du traitement en utilisant la
lateacuterite nous avons essayeacute de remplacer le fer industriel par le fer extrait de la lateacuterite
provenant de deux reacutegions du Burkina-Faso Dano et Koubri
Les reacutesultats obtenus par lrsquoutilisation du fer de la lateacuterite sont inteacuteressants pour des eacutetudes sur
drsquoautres colorants En effet le lit de lateacuterite avec ajustement du pH a permis une deacutegradation du
colorant de 44 pour un temps de traitement de 5h tandis que le traitement par lrsquoattaque acide
lui a deacutegradeacute le BM de pregraves que 100 En effet les taux drsquoabattements pour lrsquoattaque acide de
la lateacuterite de Dano et de Koubri sont respectivement de 99 au bout de 40 min et de 97 pour
une manipulation drsquoenviron 1 h
Cette eacutetude sur la deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en utilisation le fer de la lateacuterite
nous a permis de montrer qursquoil est possible de simplifier de point de vue utilisation et coucirct le
proceacutedeacute Fenton pour les colorants syntheacutetiques drsquoeffluents industriel
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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PERSPECTIVES
En perspectives il serait inteacuteressant
De faire une eacutetude approfondi pour voir le cout du traitement du proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite
Essayer de traiter drsquoautres familles de colorants en utilisant la lateacuterite attaqueacutee par
lrsquoacide pour voir lrsquoefficaciteacute du systegraveme
Appliquer le traitement sur des effluents textiles reacuteels
Imaginer un systegraveme de traitement agrave grand eacutechelle
Essayer le traitement sur drsquoautres polluants reacutecalcitrant PCB pheacutenol pesticides
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE
Adnosinda M Martins M Nelson LJD Queiroz M (2003) Comparative studies of
fungal degradation of single or mixed bioaccessible reactive azo dyes Chemosphere
Vol 52 Page 973
Anselme C Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New-York Mc Graw
Hill Mallevialle Page 1087
Bach A Zach-Maor A Semiat R (2010) Characterization of iron oxide nanocatalyst in
mineralization processes Elsevier pp 6 Page 6
Barbeni M Minero C Pelizzetti E (1987) Chemical degradation of chlorophenols with
Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 16 Page 2237
Barclay S Buckley C (2000) Waste minimization guide for the textile industry University
of Durban South Africa Water Research Commission 1 Page 8
Barka N (2008) Lrsquoeacutelimination des colorants de synthegravese par adsorption sur un phosphate
naturel et par degradation photo catalytique sur TiO2 supporte (Thegravese doctorat Ndeg65)
Universiteacute Ibn Zohr UFR Physico-chimie des Mateacuteriaux agrave Caractegraveres Appliqueacutes Page
149
Benitez FJ Acero JL Real FJ (2001) The role of hydroxyl radical for the decomposition
of p-hydroxyl phenylacateic acid in aqueous solution Wat Res Vol 35 5 Page1343
Bennani Karim A Mounir B Hachkar M Bakasse M Yaacoubi A (2010) Elimination
du colorant basique ldquoBleu de meacutethylegravenerdquo en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi Erudit
_Journal of Water Science Vol 23 ndeg4 Page 388
Bouafia S (2010) Deacutegradation des colorants textiles par procegravedes drsquooxydation avanceacutee baseacutee
sur la reacuteaction de Fenton (Thegravese doctorat) Paris-Est et Saad Dahlab Paris Page160
Brillas E Boye B Sires I Garrido J Rodriguez R Arias C Cabot P-L (2004)
Electrochemical destruction of chlorophenoxy herbicides by anodic oxidation and
electro-fenton using a boron-bored diamond Electrochim Acta Vol49 Page 4496
Calobro V Pantano G Kang R Molinari R Drioli E (1990) Experimentation study on
integrated membrane processes in treatment of solution simulating textile effluents
Energy and analysis Vol 78 ndeg 2 Page 277
Cao J Wei L Huang Q Han S (1999) Reducing degradation of azo bye zero-valent iron
in aqueous solution Chemosphere Vol38 Page 571
De Heredia JB Torregrosa J Dominguez JR Peres JA (2001) Kinetic model for
phenolic compound oxidation by Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 45 Page90
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 41 -
Derradji C (2012) Traitement des eaux industrielles degradation des colorants azoiumlques par
un procegravede inteacutegreacute couplant un procegravede drsquooxydation avanceacutee et un traitement biologique
(Thegravese doctorat) Universiteacute Ferhat Abbas Page187
Diagne M (2006) Etude de degradation par oxydation avanceacutee eacutelectrochimique et
photochimique de pesticides organophosphoreacutes application a la degradation du
parathion meacutethyle et de lrsquoacephate en milieu aqueux (Thegravese doctorat) Universiteacute de
Marne-La valleacutee Page200
Ghosh D Bhattacharyya KG (2002) Adsorption of methylene blue on kaolinite Appl clay
Sci Vol20 Page 300
Goel RK Flora JRV Ferry J (2003) Mechanisms for naphthalene removal during
electrolytic aeration Wat Res V 37 Page 901
Gurses A Dogar Ccedil Yalcin M Accedilikyildiz M Bayrak R Karaca S (2006) The
adsorption kinetics of the cationic dye methylene blue onto clay J Hazard MatB Vol
131 Page 228
Haber F Weiss J (1934) The catalytic decomposition of hydrogen peroxide by iron salts
Pro Roy Soc A Vol147 Page 351
Hamada K Nishizawa M Yoshida D Mitsuishi M (1998) Degradation of an azo dye by
sodium hypochlorite in aqueous surfactant solution Dyes and pigments Vol 36 Page
322
Hayet B (2011) Elimination du 4-chlorophenols par POA (Thegravese doctorat) University Abou
Barh Belkaid Alger Page 164
Hsing HJ Chiang PC Chang EE Chen MY (2007) The decolorization and
mineralization of acid orange 6 azo in aqueous solution by advanced oxidation
processes A comparative study J Hazard Matter Page 16
Jaussaud P (1993) Histoire des colorants naturels Page 3
Kumar M Tamilarasan R (2013) Modeling studies for the removal of methylene blue from
aqueous solution using acacia fumosa seed shell activated carbon Elsevier Page 1116
Kuo CY Lo SL (1999) Oxidation of aqueous chlorobiphenols with photo-Fenton process
Chemosphere Vol 38page2051
Kuo W (1992) Decolorizing dye wastewater with Fentonrsquos reagent Vol 26 Ndeg 7 Page 886
Li ZM Shea PJ Comfort SD (1997) Fenton oxidation of 2 4 6-trinitrotoluene in
contaminated soil slurries Envir Eng Sci Vol 14 Page 56
Lopez C Valade AG Combourieu B Mielgo I Bouchon B Lema JM (2004)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 42 -
Mechanism of enzymatic degradation of the azo dye orange ii determined by exist 1h
nuclear magnetic resonance and electrospray ionization-ion trap mass spectrometry
Biochem Vol 335 Page 149
Mansour HB Boughzala O Dridi D Barillier D Chekir-Ghedira L Mosrati R (2010)
Les colorants textiles sources de Contamination de lrsquoeau Criblage de la toxiciteacute et des
meacutethodes de traitement Erudit Vol 24 ndeg 3 Page 238
Marciel R Santrsquoanna JGL Dezotti M (2004) Phenol removal from high salinity effluents
using Fentonrsquos reagent and photo-fenton reactions Chemosphere Vol57 Page 719
Martinez-Huitle CA Ferro S (2006) Electrochemical oxidation of organic polluants for the
wastewater treatment direct and indirect processes Chem Soc Rev Vol 35 Page
1340
Meink F Stoof H Kohrschuter H (1997) Les eaux reacutesiduaires individuelles Masson 2egraveme
eacutedition
Nadjette (2009) Deacutegradation photo catalytique de polluants organiques (Meacutethyle orange
pentachlorophenol et acide benzoiumlque) en preacutesence du dioxyde de titane nanocristallin
eacutelaboreacute par la meacutethode sol-gel (Thegravese doctorat) Badji Mokhtar-Annaba University
Page101
Naima S (2008) Traitement des effluents des huileries drsquoolive par oxydation au H2O2 (Thegravese
doctorat) Universiteacute MrsquoHamed Bougara-Boumerdes Laboratoire de Recherche
Technologie Alimentaire (LRTA) Page 154
Neyens E Baeyens J Weemaes M De Heyder B (2003) Pilot-scale peroxidation (H2O2)
of sewage sludge J Hazard MatB Page 106
Oturan M Aaron J Oturan N Pinson J (1999) Degradation of chlorophenoxyacid
herbicide in aqueous media using a nevol electrochemical method Pestic Sci Vol55
Page 562
Ounissa K (1996) Biodeacutegradabiliteacute adsorption et eacutechange ionique de quelques colorants
cationiques preacutesents dans les effluents liquides de la teinturerie de lrsquouniteacute Couvertex
drsquoAinDjasser (Thegravese doctorat) University Mentouri Constantine Page 103
Pagga U Brown D (1986) The degradation of dyestuffs part II Behaviour of dyestuffs in
aerobic biodegradation tests Chemosphere 15 4 Page 491
Parsons S (2004) Advanced oxidation processes for water and wastewater treatment Iwa
Alliance House Londres Page 356
Raghavacharya C (1997) Color removal from industrial effluents - A comparative review of
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 43 -
available technologies Chem Eng World Vol 32 Page 54
Redha MD (2011) Traitement de colorants azoiumlque et anthroquinoniques par procegravedes
drsquooxydation avanceacutees (POA) (Thegravese doctorat) Universiteacute de Sciences et Tchnologies de
Lille 1 Universiteacute Abdelhamid IBN Badis de Mostaganem Page 202
Spadaro JT Isabelle L Renganathan V (1994) Hydroxyl radical mediated degradation of
azo dyes Evidence for benzene generation Envir Sci Techn Vol 26 Page 1389
Suty H De Traversay C Coste M (2003) Application of advanced oxidation processes
Present and future Page 8
Tang W Huang CP (1996) 2 4-dichlorophenol oxidation kinetics by Fentonrsquos reagent
Environ Scie Techn Vol17 Page 1378
Tang WZ Tassos S (1997) Oxidation kinetics and mechanisms of trihalomethanes by
Fentonrsquos reagent Wat Res Vol 31 Ndeg 5 Page 1125
Taylor J Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New - York Mc Graw-
Hill Vol 9 Page 9
Tsai W Hsu H Su TY Lin KY Minglin C Dai T (2007) The adsorption of cationic
dye from aqueous solution onto acid-activated andesite J Hazard Matter Vol147
Page 1062
Van der Bruggen B Lejon l Vandecasteele C (2003) Reuse treatment and discharge of the
concentration of pressure-driven membrane processes Environ Scie Techn Vol 37 ndeg
37 Page 3738
Vendevivere PC Bianchi R Verstraete W Y (1998) Treatment and creuse from the textile
wet-processing industry Review of emerging technologies J Chem Techn Biotechn
Vol72 Page 302
Watts RJ Jones AP Chen P-H Kenny A (1997) Mineral-catalyzed Fenton-like
oxidation of sorbed chlorobenzenes Water Environment Research 69 Page 275
Wu CH Chang CL (2006) Decolorization of reactive red 2 by advanced processes
comparative studies of homogeneous and heterogeneous systems J Hazard Matter
Page 272
Yameogo DDS (2013) Deacutegradation de lrsquoamarante par procegravede photo-Fenton homogegravene et
heacuteteacuterogegravene avec charbon actif(CA) (Rapport de stage) Page 30 2IE
Yoshida M Lee BD Hosomi M (2000) Decomposition of aqueous tetrachloroethylene by
Fenton oxidation treatment Water Sci Technol Vol 42 Page 208
Zaviska F Drogui P Mercier G Blais J-F (2009) Proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee dans le
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 44 -
traitement des eaux et des effluents industriels Application agrave la deacutegradation des
polluants reacutefractaires Erudit Vol 22 ndeg 4 Page 564
Zawlotzki Guivarch E (2004) Traitement des polluants organiques en milieux aqueux par
procegravede eacutelectrochimique drsquooxydation avanceacutee ldquoElectro-Fentonrdquo Application a la
mineacuteralisation des colorants syntheacutetiques (Thegravese doctorat) Universiteacute de Marne-La
valleacutee Page 205
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 1 Bleu de meacutethylegravene et sa structure chimique
Il est couramment utiliseacute comme modegravele de contaminant organique en raison de sa structure
moleacuteculaire stable Dans la reacuteaction de reacuteduction le BM se transforme en leuco meacutethylegravene
incolore due agrave la perte du doublet libre de lrsquoazote et introduction drsquoun atome drsquohydrogegravene
Le BM sous sa forme incolore est
(Eq 1)
bleu de meacutethylegravene chlorure de meacutethylthioninium
S
N
N NCl-
hydroxyde de meacutethylthioninium
S
N
N N HO
Figure 2 Forme incolore du bleu de meacutethylegravene
Le bleu de meacutethylegravene est le colorant le plus couramment utiliseacute dans la teinture du coton du bois
et de la soie Il peut provoquer des brucirclures oculaires responsables de blessures permanentes aux
yeux de lrsquohomme et des animaux Son inhalation peut donner lieu agrave des difficulteacutes respiratoires
entrainer des cas drsquoaneacutemie apregraves une absorption prolongeacutee et son ingestion par la bouche produit
une sensation de brucirclure provoque des nauseacutees des vomissements transpiration et sueurs
froides abondantes (Ghosh and Bhattacharyya 2002) Il est aussi est toxique pour les algues et
les petits crustaceacutes agrave partir des concentrations de 01 mg L-1
et 2 mg L-1
respectivement (Ounissa
1996 Meink et al 1997)
Le traitement des rejets industriels contenant ce type de colorant srsquoavegravere drsquoun grand inteacuterecirct
II- TRAITEMENT DES REJETS TEXTILES
1- Geacuteneacuteraliteacutes sur les meacutethodes de traitements
Le traitement des rejets textiles compte tenu de leur heacuteteacuterogeacuteneacuteiteacute de composition conduira
toujours agrave la conception drsquoune chaine de traitement assurant lrsquoeacutelimination des diffeacuterents
polluants par des eacutetapes successives La premiegravere eacutetape consiste agrave eacuteliminer la pollution par
lrsquointermeacutediaire de preacutetraitement (deacutegrillage dessablage deacuteshuilage etc) etou de traitement
physique ou physico-chimique assurant une seacuteparation solide-liquide Drsquoapregraves Barclay and
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Buckley (2000) les techniques de deacutepollution intervenant le plus courant en deuxiegraveme eacutetape
dans les industries se divisent en trois cateacutegories
1- Biologique
Traitement aeacuterobie
Traitement anaeacuterobie
2- Physique
Meacutethode de preacutecipitation (coagulation floculation seacutedimentation)
Adsorption (sur charbon actif)
Osmose inverse filtration sur membrane
3- Chimique
Oxydation (oxygegravene ozone oxydants tels que le H2O2 NaOCl)
Reacuteduction (Na2S2O2)
Meacutethode de complexomeacutetrique
Reacutesine eacutechangeuse drsquoions
A- Meacutethodes biologiques
Lrsquoavanceacutee technologique a permis la conception des systegravemes de traitement biologique
perfectionneacutes en se basant sur lrsquoautoeacutepuration naturelle des eaux Ces proceacutedeacutes biologiques se
font selon deux modes traitements en aeacuterobie (en preacutesence de lrsquooxygegravene) et traitement en
anaeacuterobie (les microorganismes deacutegradent la matiegravere organique en absence de lrsquooxygegravene)
Les proceacutedeacutes drsquoeacutepuration par voie biologique sont baseacutes sur la transformation microbienne des
colorants La plupart des colorants azoiumlques sont tregraves stables et non biodeacutegradables Beaucoup
drsquoeacutetudes ont deacutemontreacute la biodeacutegradation partielle ou complegravete de certains colorants par voie
biologiques (Adnosinda et al 2003) et (Lopez et al 2004) Mecircme si ces techniques sont
adapteacutees agrave un nombre de polluants organiques elles ne sont pas toujours applicables sur les
effluents textiles industriels en raison de fortes concentrations de polluants de leur toxiciteacute qui
entrainent la destruction des microorganismes ou des boues biologiques agrave traiter
B- Meacutethodes physiques
Lorsque les eaux useacutees ne se precirctent pas agrave une deacutepollution par voie biologique (effluent peu ou
pas biodeacutegradable tempeacuterature trop faible valeurs extrecircmes de pH preacutesence de toxiques)
des proceacutedeacutes physico-chimiques classiques permettent de compenser soit en se substituant
totalement agrave lrsquoeacutepuration par voie biologique soit en traitement compleacutementaire On peut citer
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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par exemple la coagulation-floculation suivie drsquoune deacutecantation (clarification) lrsquoadsorption sur
charbon actif lrsquoeacutechange drsquoions ou la filtration membranaire
B1- Coagulation-floculation
Sous le terme de coagulationndashfloculation on entend tous les processus physico-chimiques par
lesquels des particules colloiumldales ou des solides en fine suspension sont transformeacutes par des
floculants chimiques en espegraveces plus visibles et seacuteparables (les flocs) Les flocs formeacutes sont
ensuite seacutepareacutes par deacutecantation et filtration puis eacutevacueacutes Les coagulants inorganiques tels que
lrsquoalun (Al2(SO4)314H2O) donnent les reacutesultats plus que satisfaisants pour la deacutecoloration des
effluents textiles contenant des colorants disperseacutes de cuve et soufreacutes mais sont totalement
inefficaces pour les colorants azoiumlques acides et basiques (Barclay and Buckley 2000) et
(Vendevivere et al 1998) Par ailleurs la coagulationndashfloculation ne peut ecirctre utiliseacutee pour les
colorants fortement solubles dans lrsquoeau comme le cas du BM
Le principal deacutesavantage de cette technique est qursquoelle geacutenegravere une importante quantiteacute de boue
entrainant des investissements suppleacutementaires
B2- Filtration membranaire
Dans ce proceacutedeacute les polluants sont retenus par une membrane semi permeacuteable dont le diamegravetre
des pores est infeacuterieur agrave celui des moleacutecules agrave eacuteliminer Cette technique est largement utiliseacutee
dans le domaine de lrsquoeau potable et le dessalement La filtration sur membrane sous lrsquoeffet
drsquoune pression hydraulique se deacutecline en microfiltration lrsquoultrafiltration la nano filtration et
lrsquoosmose inverse Parmi les quatre types de proceacutedeacutes la nano filtration et lrsquoosmose inverse sont
les plus adapteacutes agrave la reacuteduction partielle de la couleur et des petites moleacutecules organiques
(Taylor and Jacobs 1996) (Calobro et al 1990) En effet la nano filtration srsquoapplique surtout
au traitement des bains de teinture de colorants reacuteactifs en agissant comme un filtre moleacuteculaire
tandis que la microfiltration retient les mateacuteriaux colloiumldaux tels que les colorants disperseacutes ou
de cuve gracircce agrave une laquomembrane eacutecranraquo (Van der Bruggen et al 2003) Lrsquoultrafiltration ne
srsquoapplique qursquoagrave la reacuteduction de DCO et des solides en suspension (Anselme and Jacobs 1996)
et nrsquoest reacuteellement efficace qursquoen combinaison avec la coagulationfloculation
B3- Adsorption sur charbon actif et autres mateacuteriaux
Le polluant est transfeacutereacute de la phase liquide vers la phase solide lors de lrsquoadsorption Le
charbon actif eacutetant consideacutereacute comme lrsquoadsorbant le plus efficace pour la reacuteduction de la
couleur est limiteacute pour lrsquoeacutelimination de certains colorants Seuls les cationiques colorant agrave
mordant disperseacutes ou dits de cuve sont eacutelimineacutes par cette technique (Raghavacharya 1997)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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C- Meacutethodes chimique
Les techniques drsquooxydation chimiques sont geacuteneacuteralement appliqueacutees quand les proceacutedeacutes
biologiques sont inefficaces Elles peuvent ecirctre ainsi utiliseacutees pour les proceacutedeacutes biologiques en
eacutetapes de preacutetraitement afin de diminuer la charge polluante Lrsquooxydation chimique est
eacutegalement appliqueacutee pour le traitement des organiques dangereux preacutesents en faibles
concentrations et des effluents chargeacutes de constituants reacutesistants aux meacutethodes de
biodeacutegradation Le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) le Cl2 et O3 sont les reacuteactifs les plus souvent
utiliseacutes pour ce type de traitement Le H2O2 est un oxydant moyennement fort et son application
pour le traitement des polluants organiques et inorganiques est bien eacutetablie (Neyens et al
2003) Mais lrsquooxydation par H2O2 nrsquoest pas suffisamment efficace pour de fortes concentrations
en colorant Hamada et al (1998) ont proposeacute de traiter les colorants azoiumlques par hypochlorure
de sodium Cependant si la moleacutecule initiale est deacutetruite les halogegravenes sont susceptibles de
former des trihalomeacutethanes comme sous-produits de deacutegradation lesquels sont canceacuterigegravenes
pour lrsquoHomme
Drsquoougrave la neacutecessiteacute drsquoutiliser des produits drsquooxydation encore plus performant comme les
proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutes (POA)
2- Procegravedes classiques de traitement des effluents textiles Proceacutedeacutes drsquoOxydation
Avanceacutee (POA)
Lrsquoindustrialisation intensive qui a vu le jour au cours du dernier siegravecle a causeacute lrsquoapparition dans
lrsquoenvironnement de polluants eacutemergents reacutefractaires qui sont reconnus canceacuterigegravenes et
mutagegravenes Dans lrsquooptique de limiter la pollution de lrsquoenvironnement des strateacutegies de
traitement efficaces et eacutecologiques ont eacuteteacute deacuteveloppeacutees Parmi ces strateacutegies se trouve
lrsquoapplication des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee (POA) Figure 3
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Il srsquoagit de proceacutedeacutes de traitement oxydatif qui peuvent ecirctre subdiviseacutes en quatre groupes
(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse
utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et reacutepondent aux
critegraveres suivant (Suty et al 2003)
Ne pas induire de pollution secondaire
Non toxique
Non corrosif pour les eacutequipements
Etre le plus rentable possible
Etre relativement le plus simple agrave manipuler
Les OHbull sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse utiliser dans le domaine des
eaux et des effluents industriels avec une vitesse drsquooxydation (109
fois plus eacuteleveacutee) agrave celle de
lrsquoozone et son potentiel drsquooxydation est de 28 VENH (Parsons 2004) Tableau 1
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique
Oxydant Pouvoir oxydant Edeg (VENH)
OHbull 280
Oo 242
O3 207
H2O2 (milieu acide) 178
Cl2 136
O2 123
Plusieurs secteurs ont utiliseacutes ces proceacutedeacutes pour traiter leurs eaux par exemple Parsons (2004)
lrsquoa utiliseacute pour le traitement des eaux de surface et souterraines Martinez-Huitle and Ferro
(2006) lrsquoont utiliseacute pour le traitement des eaux industrielles Hayet (2011) lrsquoa testeacute dans
lrsquoeacutelimination du 4- chloropheacutenol Hsing et al (2007) et Wu and Chang (2006) ont lrsquoutiliseacute pour
deacutecolorer les eaux des industries textiles Bouafia (2010) a utiliseacute le proceacutedeacute drsquooxydation
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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avanceacutee baseacutee sur le reacuteactif de fenton pour deacutegrader les colorants textiles Derradji (2012) a
coupleacute le POA avec un traitement biologique pour le traitement des eaux useacutees industrielles
3- Reacuteactif de Fenton (H2O2Fe2+
)
Fenton avait deacutecrivit agrave la fin du XIX egraveme
siegravecle que le fer ferreux (Fe2+
) favorisait fortement
lrsquooxydation de lrsquoacide maleacuteique par le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) en milieu acide (Fenton
1894) Des travaux ulteacuterieurs ont montreacute que la combinaison de H2O2 et de Fe2+
nommeacute
laquo Reacuteactif de Fenton raquo eacutetant un oxydant efficace pour une grande varieacuteteacute de substrats
organiques notamment les pheacutenols les pesticides les aromatiques polycycliques et des
colorants en particulier les azoiumlques (Spadaro et al 1994 Benitez et al 2001 De Heredia et
al 2001) Quarante (40) ans plus tard Haber and Weiss (1934) identifiaient le radical
Hydroxyl comme eacutetant lrsquoespegravece oxydante de la reacuteaction preacutesenteacutee ci-dessous et communeacutement
appeleacutee reacuteaction de Fenton
(Eq2)
Le fer ferrique geacuteneacutereacute peut ensuite reacuteagir avec le peroxyde drsquohydrogegravene pour redonner le fer
ferreux
(Eq3)
La vitesse de deacutecomposition de H2O2 par le Fer II augmente lorsque le pH augmente (le 5) car
dans cette gamme de pH la forme preacutedominante Fe(OH) 2+
est beaucoup plus reacuteactive que lrsquoion
Fe2+
(Kuo 1992)
Lrsquoeacutetude de la deacutepollution des effluents textiles coloreacutes par le proceacutedeacute Fenton (systegraveme H2O2
Fe2+
) a eacuteteacute reacuteveacuteleacutee tregraves efficace et plusieurs eacutetudes ont montreacute que le taux de mineacuteralisation des
colorants syntheacutetiques augmente avec lrsquoaugmentation des doses des reacuteactifs et du temps de
reacuteaction Le rapport des reacuteactifs R =
et le rapport
joue aussi un rocircle important
dans la vitesse de deacutegradation de colorants de deacutepart et sur le taux de mineacuteralisation (Kuo
1992)
Le proceacutedeacute Fenton possegravede trois (03) caracteacuteristiques attractives pour le traitement des
composeacutes organiques (Redha 2011)
Les radicaux hydroxyles OHbull produits reacuteagissent tregraves rapidement (10
9 fois plus reacuteactif
que le O3)
Les reacuteactifs sont simples agrave manipuler et sans danger pour lrsquoenvironnement
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Les produits finaux de deacutegradation (H2O CO2 ions mineacuteraux et hydroxydes ferriques)
nrsquointroduisent pas une pollution suppleacutementaire
Le proceacutedeacute de Fenton est composeacute geacuteneacuteralement de quatre eacutetapes principales ajustement du
pH oxydation neutralisation et coagulationpreacutecipitation Pour lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute la
reacuteaction de fenton ne peut se produire qursquoagrave un pH voisin ou eacutegal agrave 3 ce qui reacutesulte un ajout des
solutions acides Au-delagrave des valeurs de pH comprises entre 3 et 4 le fer (Fe2+
ou Fe3+
) est
susceptible de preacutecipiter et former des hydroxydes de fer induisant ainsi une faible activiteacute
catalytique Le milieu doit ecirctre approvisionneacute drsquoune maniegravere continue Ce qui peut alourdir les
couts de traitement
Le proceacutedeacute Fenton est consideacutereacute aujourdrsquohui comme le proceacutedeacute dont sa mise en œuvre est facile
et plus utiliseacute dans le monde pour le traitement drsquoeffluents industriels textiles mais le proceacutedeacute
est limiteacute par le manque de geacuteneacuteration du catalyseur qui neacutecessite geacuteneacuteralement un apport
constat en reacuteactif et qui contraint de ce fait agrave lrsquoapprovisionner en continu le milieu en peroxyde
drsquohydrogegravene (H2O2) tregraves couteux
III- LA LATERITE
Le Burkina-Faso est un pays de lrsquoAfrique occidentale avec une superficie de 274 000 kmsup2 et le
recouvrement lateacuteritique est un caractegravere dominant des paysages peacuteneacuteplaines ou tabulaires qui
caracteacuterisent sa plus grande partie Les lateacuterites se preacutesentent sous forme de plateaux eacutetendus
buttes teacutemoins cuirasses indureacutes etc Lrsquoeacutepaisseur de ces lateacuterites varie selon la nature des
formations sur lesquelles elles se reposent
La lateacuterite (du latin later brique) est une roche rouge ou brun qui se forme par alteacuteration des
roches sous les climats tropicaux Elle est constitueacutee du fer (Limonite ferrihydrite geothite
heacutematite) drsquoaluminium (Gibbsite cliachite boehmite) de titane de manganegravese et de
silicium On la trouve surtout en domaine intertropical et recouvre 33 des continents
Pour lrsquoeacutetude de la deacutegradation du colorant BM nous avons utiliseacute deux types de lateacuterite
provenant lrsquoune de la reacutegion de Koubri dans le Centre et contenant 314 de fer et lrsquoautre dans
la reacutegion Sud-Ouest du Burkina-Faso contenant 447 pour le traitement (Figure 4) Ces
lateacuterites ont eacuteteacute caracteacuteriseacutees au Laboratoire CRISMAT (Centre National de Recherche et de
Technologie Mateacuteriaux ENSI Caen) en France
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE II MATERIELS ET METHODE
Lrsquoutilisation des substances organiques dans lrsquoindustrie sans traitement est la deacutegradation de la
qualiteacute des eaux qui se reacutepercute sur la santeacute de lrsquoecirctre humain Dans ce chapitre nous allons voir
les produits et mateacuteriels ainsi que la meacutethodologie expeacuterimentale utiliseacutes pour la deacutegradation du
colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute Fenton en phase homogegravene en utilisant le fer
industriel puis le fer extrait de la lateacuterite
Nous preacutesentons en premier lieu la technique du dosage du BM et les reacuteactifs utiliseacutes pour la
deacutegradation de notre colorant Nous eacutevoquons les techniques de caracteacuterisation de la lateacuterite par
diffraction des rayons X et analyse quantitative
I- PRODUITS ET MATERIELS
1 Les produits utiliseacutes (Fer industriel H2O2 BM acide lateacuterite)
Pour lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite nous avons utiliseacute
certains reacuteactifs qui sont illustreacutes dans le tableau 2
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes
Produits Fournisseur Qualiteacute
Bleu de meacutethylegravene Fluka 96
Peroxyde drsquohydrogegravene
(H2O2)
Preacutepareacute par
Laboratoires Gilbert (CA 655-
301-3)
9
Acide sulfurique (H2SO4) Sigma-Aldrich (CA 7664-93-9) 95-97
Sulfate ferreux (FeSO4
7H2O
Fluka Chemika (CA44990) 98
Hydroxyde de Sodium
NaOH
Sigma Aldrich 32
Eau ultra-pure ou Milli-Q Polisseur drsquoeau du LEDES 0055 microScm ou 183
MΏ
2- Mateacuteriels utiliseacutes
Les mateacuteriels utiliseacutes pour les suivis cineacutetiques de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite sont la spectrophotomeacutetrie DR 5000 la lateacuterite et les trois types drsquoacides
lrsquoacide sulfurique lrsquoacide chlorhydrique lrsquoacide nitrique pour lrsquoextraction du fer de la lateacuterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM
Les eacutechantillons de lateacuterites utiliseacutees lors de ce travail ont eacuteteacute caracteacuteriseacutes au Laboratoire
CRISMAT (Centre National de Recherche Technologique Mateacuteriaux ENSI Caen) en France Ils
proviennent de deux reacutegions du Burkina-Faso (Dano et Koubri) contiennent respectivement 44
7 et 314 de fer et ont eacuteteacute obtenus par les analyses en diffraction des rayons X (DRX) et en
microscopie eacutelectronique agrave balayage (MEB)
Le principe de lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS
Lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS est une analyse quantitative en des points ou zones speacutecifiques dun
eacutechantillon en utilisant la spectromeacutetrie agrave seacutelection deacutenergie (EDS)
Son principe est que par lintermeacutediaire dun canon agrave eacutelectrons un faisceau deacutelectrons est envoyeacute
sur leacutechantillon En contact avec la matiegravere ces eacutelectrons interagissent de diffeacuterentes faccedilons
Le MEB-EDS du laboratoire va permettre dexploiter trois informations distinctes dont deux qui
vont ecirctre traduites en images
-Une image en eacutelectrons secondaires (SE) qui naicirct dune interaction entre les eacutelectrons du
faisceau et les eacutelectrons des couches eacutelectroniques de latome et qui nous donnera une
information topographique de leacutechantillon
- Une image en eacutelectrons reacutetrodiffuseacutes (BSE) qui reacutesulte de linteraction entre les eacutelectrons du
faisceau le noyau et le nuage eacutelectronique de latome et qui permettra de creacuteer une image par
contraste chimique
- Une troisiegraveme information que lon obtient est une analyse eacuteleacutementaire le microscope
eacutelectronique agrave balayage eacutetant coupleacute agrave un deacutetecteur de rayons X agrave dispersion deacutenergie
Le principe de lrsquoanalyse par Diffraction Rayon X (DRX)
La diffraction des rayons X est une technique danalyse fondeacutee comme son nom lrsquoindique sur la
diffraction des rayons X sur la matiegravere La diffraction des rayons X est un pheacutenomegravene
dinterfeacuterence constructive qui se produit quand un faisceau de rayons X (onde
eacutelectromagneacutetique) peacutenegravetre dans un cristal (empilement peacuteriodique datomes) Il peut donc
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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apparaitre quand on place un monocristal un poly-cristal ou une poudre devant une source de
rayons X Lemplacement des faisceaux diffracteacutes nous informe sur la peacuteriodiciteacute du (des) cristal
tandis que lintensiteacute de ces faisceaux nous informe sur la nature et la position des atomes
contenus dans le cristal La position des intensiteacutes diffracteacutees nous renseignera sur la taille de la
maille tandis que lintensiteacute nous permettra de calculer la position des atomes dans la maille
ainsi que leur nature Les proprieacuteteacutes chimiques ou physiques dun mateacuteriau deacutependent de la
position et la nature des atomes du cristal
Les caracteacuteristiques du diffractomegravetre des eacutechantillons de la poudre de lateacuterite analyseacutee sur un
diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 eacutequipeacute drsquoun monochromateur avant et drsquoun deacutetecteur Lynx-
Eye sont rassembleacutees dans le tableau et figures ci-dessous
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Position initiale [deg2Th] 10 0050
Position finale [deg2Th] 99 9910
Taille [deg2Th] 00110
Temps drsquoeacutetape de balayage [s] 1170
Fente de divergence Fixed
Fente de divergence [mm] 2
Tempeacuterature de mesure [degC] 21
Mateacuteriel drsquoanode Cu
K Alpha 1 [Aring] 154060
Geacuteneacuterateur 40 mA 40 kV
Monochromateur de rayon incident Oui
Rotation Non
Ouverture de deacutetecteur [deg] 35
Deacutetecteur de discrimination LL [V] 017
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Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri
Les diffeacuterentes phases des eacutechantillons de lateacuterites par lrsquoanalyse en diffraction RX sont
reacutecapituleacutees sur ce tableau
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
Phase Koubri Dano
-massique -massique
Phase majoritaire Kaolinite 333 36
Quartz 326 161
Deuxiegraveme sous-ensemble de phase Goethite FeO(OH) 211 352
Heacutematite Fe2O3 73 63
Ferrite
(fer-alpha)
3 32
Phase anatase TiO2 27
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II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE
1- Preacuteparation de la solution du bleu de meacutethylegravene
La solution megravere du BM de concentration 1 g L-1
a eacuteteacute preacutepareacutee en mettant les cristaux dans un
litre drsquoeau distilleacutee Les solutions standard pour lrsquoeacutetablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage ont
eacuteteacute obtenues par des dilutions successives jusqursquoaux concentrations deacutesireacutees
Le suivi de lrsquoeacutevolution de la concentration du BM au cours du temps est fait par
spectrophotomeacutetrie UVVisible
2- Principe de la spectrophotomeacutetrie UVVisible
La spectrophotomeacutetrie est une technique analytique quantitative qui consiste agrave mesurer
lrsquoabsorbance ou la densiteacute optique drsquoune substance chimique donneacutee en solution La meacutethode
repose sur la loi de Beer-Lambert qui eacutenonce
Lorsqursquoune substance absorbe de la lumiegravere dans le domaine de lrsquoultra-violet et du
visible lrsquoeacutenergie absorbeacutee provoque des perturbations dans la structure eacutelectronique des
atomes ions ou moleacutecules Un ou plusieurs eacutelectrons utilisent cette eacutenergie pour sauter
drsquoun niveau de basse eacutenergie agrave un niveau de plus haute eacutenergie Ces transitions
eacutelectroniques se font dans le domaine de 350 agrave 800nm pour le visible et entre 200 agrave 350
nm pour lrsquoultra-violet
Un milieu homogegravene traverseacute par la lumiegravere absorbe une partie de celle-ci les
diffeacuterentes radiations constituant le faisceau incident sont diffeacuteremment absorbeacutees
suivant leur longueur drsquoonde et les radiations transmisses sont alors caracteacuteristiques du
milieu
Soit un rayon lumineux monochromatique de longueur drsquoonde λ traversant un milieu
homogegravene drsquoeacutepaisseur l Le taux de deacutecroissance de lrsquointensiteacute lumineuse en fonction de
lrsquoeacutepaisseur du milieu absorbant est donneacute par la loi de Lambert
A= log (
) (Eq4)
Avec
I0 intensiteacute initiale de la lumiegravere traverseacutee
I intensiteacute de la lumiegravere transmise
A absorbance
La spectrophotomeacutetrie UVVisible permet de suivre la deacutecoloration des solutions gracircce aux
absorbances qui eacutevoluent en fonction du temps de traitement Elle permet eacutegalement de suivre
lrsquoeacutevolution des ions gracircce agrave leurs diffeacuterents dosages
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3- Caracteacuterisation par spectrophotomeacutetrie UVVisible des solutions du BM
a- Deacutetermination des longueurs drsquoondes drsquoabsorption maximale
Le spectre drsquoabsorbance du BM a eacuteteacute balayeacute entre 200 et 800 nm afin de suivre quantitativement
sa concentration Les pics de notre colorant sont obtenus agrave 661nm et 291nm (fig 8) Les
diffeacuterentes absorbances ont eacuteteacute deacutetermineacutees et une courbe deacutetalonnage a eacuteteacute traceacutee en utilisant
des solutions standard variant de 0 agrave 8 mg L-1
pour les deux longueurs drsquoondes
Figure 8 Spectre du Bleu de meacutethylegravene
b- Etablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage du BM
La concentration [Fx] des solutions eacutetalon varie de 1 agrave 8 mg L-1
Les volumes agrave preacutelever sont
calculeacutes en appliquant lrsquoeacutequation suivante
(Eq5)
Avec [Fx] - Concentration de lrsquoeacutetalon
Vx - Volume drsquoeacutetalon agrave preacuteparer
[M] - Concentration de la solution megravere
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene
Solution Zero 1 2 3 4 5
Concentration [mgL-1] 0 2 3 4 6 8
Volume neacutecessaire [mL] 0 02 03 04 06 08
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Pour tracer la courbe drsquoeacutetalonnage nous avons introduit les diffeacuterents volumes dans des fioles de
100 mL ensuite nous avons compleacuteteacute agrave lrsquoeau distilleacutee jusqursquoau trait de jauge On a mis la
spectrophotomeacutetrie en marche et proceacutedeacute agrave la lecture du blanc puis successivement des solutions
eacutetalons
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm)
Solution 0 1 2 3 4 5
Con (mg L-1
) 0 2 3 4 6 8
Absorbance (nm) pour λ = 661 0 085 13 18 23 3
Absorbance (nm) pour λ = 291 0 04 06 09 12 17
Figure 9 Courbe deacutetalonnage (λmax = 661 nm et λmax = 291 nm) variation de labsorbance en
fonction de la concentration du BM
4- Preacuteparation des solutions de fer
a- Solution de fer industriel
Le reacuteactif utiliseacute est le sulfate ferreux ou sulfate de fer (II) drsquoune poudre blanchacirctre agrave lrsquoeacutetat
anhydre dont la formule est FeSO4 7H2O Pour la preacuteparation du Fe2+
de concentration 3 g L-1
nous avons verseacute 3 g du sulfate ferreux anhydre dans une fiole de 1 L contenant 500 mL drsquoeau
milli-Q puis ajouter une (1) goutte drsquoacide sulfurique (H2SO4) concentreacute agrave 98 dans la fiole et
laisser agiter pendant 30 secondes Apregraves compleacuteter jusqursquoau trait de jauge et placer sous
agitation durant 1 h jusqursquoagrave lrsquoobtention drsquoune solution de couleur rouge brique
b- Solution de fer de la lateacuterite
Pour la deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite les solutions de la lateacuterite
ont eacuteteacute preacutepareacutees de la maniegravere suivante
Pour le lit de lateacuterite nous avons preacuteleveacute
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
Compleacuteter drsquoeau milli-Q (eau ultra pure) jusqursquoau trait de jauge
y = 03938x
Rsup2 = 09869
0
05
1
15
2
25
3
35
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
661nm
y = 02094x
Rsup2 = 09972
0
02
04
06
08
1
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
291 nm
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Ajuster par la suite le pH de la solution agrave 3 avec lrsquoacide sulfurique (concentreacute agrave
95-97)
Figure 8 Lit de lateacuterite
Pour la lateacuterite attaqueacute par de lrsquoacide concentreacute pour lrsquoextraction du Fer
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
30 m L drsquoacide (HClHNO3H2SO4)
Ajouter avec prudence 20 mL drsquoeau milli-Q pour avoir 50 mL de solution
Preacutelever le surnageant pour le traitement du bleu de meacutethylegravene
Figure 9 Attaque acide de la lateacuterite
5- Preacuteparation des meacutelanges colorant- reacuteactif de Fenton
Lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM srsquoest faite par trois diffeacuterentes eacutetapes
Une solution du BM est soumise agrave un traitement par proceacutedeacute Fenton en utilisant du H2O2
et le fer industriel (Fe2+
) ajustement du pH agrave 3 (Fig12)
Figure 10 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel
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Pour la deacutegradation du BM en utilisant la lateacuterite deux eacutetapes ont eacuteteacute imageacutes lrsquoune par
un lit de lateacuterite et lrsquoautre par la lateacuterite attaqueacutee par trois types drsquoacides (Fig13)
Figure 11 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite
6- Etude cineacutetique de la deacutecoloration du BM
Nous avons deacutetermineacute la cineacutetique de deacutecoloration agrave partir des valeurs des absorbances trouveacutees
agrave 661nm La deacutetermination de la constante de vitesse kapp permet de donner un ordre de
grandeur de la vitesse Expeacuterimentalement on peut montrer que la vitesse de reacuteaction bilan du
BM srsquoeacutecrit de la maniegravere suivante
Bleu de meacutethylegravene + OHbull rarr sous-produit du bleu de meacutethylegravene (Eq6)
Pour la cineacutetique drsquoordre 1
V = -
= kapp (Eq7) reacuteaction de pseudo ordre un laquo1 raquo
Avec
V vitesse de deacutegradation catalytique (mg L-1
h-1
)
kapp constante apparente de deacutegradation (min ou h-1
)
[BM] concentration du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
t temps de reacuteaction (h)
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
Ln (
) = kapp t (Eq8)
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Figure 12 Reacuteaction de pseudo ordre 1
Pour la cineacutetique drsquoordre 2
V = -
= kapp (Eq9) reacuteaction de pseudo ordre un laquo2 raquo
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
int
= - int
(Eq10)
(Eq11)
Figure 13 Reacuteaction de pseudo ordre 2
Pour le calcul des rendements ou taux drsquoabattement (τ) agrave lrsquoissu des eacutetudes cineacutetiques de
deacutegradation du BM nous avons utiliseacute cette formule ci-dessous
τ =
(Eq12)
Rsup2 = 09863
-070
-060
-050
-040
-030
-020
-010
000
0 2 4 6 8
ln (C
Co)
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 1
Rsup2 = 09499
0
0005
001
0015
002
0025
003
0 2 4 6 8
1C
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 2
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS
I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL
Tous les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave tempeacuterature ambiante (25degC) Les concentrations du bleu de
meacutethylegravene choisies pour lrsquoexpeacuterience sont 10 et 40 mg L-1
1- Effet de pH du milieu
Etant donneacute que le proceacutedeacute Fenton est baseacute sur lrsquoeffet catalytique du Fer et plus preacuteciseacutement
du Fe2+
il nous est paru neacutecessaire de commencer lrsquoeacutetude par la deacutetermination du pH
optimale pour le proceacutedeacute Lrsquoajustement du pH du milieu srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoune solution
drsquoacide sulfurique Ce choix est justifieacute par lrsquoexistence deacutejagrave au sein de la solution des ions
2-
suite agrave lrsquoaddition du Fe2+
sous la forme de FeSO4 7H2O
Les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes avec une concentration en BM de 20 mg L-1
un rapport R = 15
correspondant agrave des concentrations de 6 et 040 mg L-1
en H2O2 et Fe2+
respectivement et
pour des valeurs de pH variant entre 3 et 5 Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacute sur figure 16
Figure 14 Effet du pH
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t = 20
min)
pH Rendement ()
3 96
35 5245
4 6156
5 5509
000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 5 10 15 20
[BM
] m
gL
ˉˡ
temps de deacutegradation (mn)
pH = 3
pH = 35
pH = 4
pH = 5
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Drsquoapregraves le tableau preacutecegravedent nous observons que le pH favorable pour la deacutegradation du BM
par le proceacutedeacute Fenton est pH = 3 avec un taux de deacutegradation de 96 au bout de 20 min
De nombreux travaux sur les proceacutedeacutes Fenton ont montreacute que le pH 3 semble ecirctre la meilleure
valeur pour une deacutegradation optimale des polluants organique ((Tang and Huang 1996 Kuo
and Lo 1999) Pour la suite du travail nous adopterons deacutesormais cette valeur de pH
2- Effet de la concentration en BM
Nous avons traiteacute agrave un pH = 3 et agrave 25degC deux solutions du BM de concentration diffeacuterentes
(10 mg L-1
et 40 mg L-1
) en fixant les concentrations de Fe2+
agrave 134 mg L-1
et celle du H2O2 agrave
6 mg L-1
(figure 17)
Figure 15Effet de la concentration du BM
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM
[BM] mg L-1
Rendement () Temps de
deacutecoloration (min)
10 9738 8
40 9565 14
Nous avons constateacute que la concentration du BM de concentration 10 mg L-1
srsquoest deacutegradeacutee
rapidement et complegravetement avec un temps de deacutecoloration (td) de 8 min tandis que celle de
40 mg L-1
est plus lente avec un td de 14 min Donc plus la solution est concentreacutee plus le
temps de deacutegradation est important
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La cineacutetique de deacutecoloration du colorant BM de concentrations respectives de 10 et
40 mg L-1
obeacuteit agrave la loi cineacutetique de pseudo premier
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM
Solution kapp
BM = 10 mg L-1
028
BM = 40 mg L-1
010
La deacutetermination de la constante apparente de vitesse montre eacutegalement que cette derniegravere
varie en fonction de la concentration en BM En effet la valeur de kapp est deux fois plus
supeacuterieure pour une concentration en BM de 10 mg L-1
que pour celle de 40 mg L-1
3- Etude spectrophotomeacutetrique UVVisible du bleu de meacutethylegravene
Figure 16 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel
Une solution du bleu de meacutethylegravene de concentration 40 mg L-1
est soumise agrave un traitement par
proceacutedeacute Fenton en utilisant 6 mg L-1
de H2O2 et le fer industriel agrave une concentration de 134
mg L-1
Des preacutelegravevements ont eacuteteacute effectueacutes agrave des intervalles reacuteguliers de temps afin de suivre
lrsquoeacutevolution de la deacutegradation par Spectrophotomeacutetrie Lrsquoanalyse spectromeacutetrique des
eacutechantillons est effectueacutee par un balayage du spectre UV-Visible entre 200 et 800 nm (figure
18)
Nous remarquons que plus le temps de traitement est important plus le pic drsquoabsorbance dans
le visible agrave 661 diminue drsquointensiteacute pour srsquoannuler complegravetement agrave partir du 30 min Par
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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contre le pic dans le domaine UV agrave 291 il diminue certes drsquointensiteacute mais ne srsquoannule pas
mecircme apregraves 45 min de traitement
Ce reacutesultat nous permet de conclure que le proceacutedeacute Fenton permet une deacutegradation partielle
de la moleacutecule du BM au bout de notre temps de reacuteaction Drsquoapregraves Cao et al (1999) les pics
appartenant aux domaine drsquoUV entre 200 et 260 sont relatives au cycle benzegravene mono ou
poly substitueacute Ceci revient agrave dire que la deacutegradation du BM passe par deux eacutetapes
Deacutegradation du groupement fonctionnel de la moleacutecule du BM (λ = 661 nm) crsquoest agrave
dire que la rupture de lrsquoheacuteteacuterocycle central entraine la perte des conjugaisons des deux
lateacuteraux ce qui explique la deacutecoloration plus ou moins rapide de la solution
La deacutegradation des cycles benzegravene persistant en solution est beaucoup plus lente
puisque lrsquointensiteacute de ce pic (λ = 291 nm) diminue mais ne srsquoannule pas alors que la
solution est claire On peut dire eacutegalement que cette deacutegradation des cycles benzegravene
persistants est due au temps de reacuteaction trop court
4- Effet de la concentration du H2O2
a) En Absence de Fer
En utilisant deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
nous
avons varieacute les concentrations du H2O2 de 1 agrave 6 mg L-1
en absence du fer agrave un pH = 3 et agrave
tempeacuterature ambiante Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacutes sur la figure ci-dessous
Figure 19 Deacutegradation du BM par H2O2 seul
Quel que soit la concentration du BM 10 mg L-1
ou 40 mg L-1
lrsquoeffet du H2O2 sur la
deacutegradation du colorant est pratiquement nulle En effet apregraves un temps arbitraire de 20 min
de traitement on remarque un taux drsquoabattement de 17 pour la concentration en BM de 10
mg L-1
alors qursquoil est nul pour une concentration initiale de 40 mg L-1
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Il est donc clair que le pouvoir oxydant du H2O2 nrsquoest pas assez suffisant pour pouvoir
deacutegrader le BM En effet le H2O2 agrave un pouvoir oxydant de Edeg = 176 VENH par contre
celui drsquoOHbull est de 28 VENH
La mecircme conclusion a eacuteteacute observeacute par Naima (2008) sur lrsquoutilisation du H2O2 seul dans le
traitement des huiles drsquoolive (margines) Le reacutesultat a donneacute que le H2O2 seul pour des valeurs
de concentrations 3 et 20 g L-1
ne peut eacuteliminer totalement la margine de lrsquoeffluents drsquohuilerie
drsquoolive de concentration initiale de 1 g L-1
la moyenne de taux drsquoabattement obtenue ne
deacutepasse pas la valeur de 32 Yameogo (2013) a remarqueacute eacutegalement que lrsquoutilisation du
H2O2 seul nrsquoa eu aucune influence sur la deacutegradation de lrsquoamarante par proceacutedeacute photo-fenton
et heacuteteacuterogegravene avec charbon actif la concentration nrsquoa pas varieacute tout au long du traitement
b) En preacutesence du Fer
Lrsquoefficaciteacute du traitement est donc tributaire de lrsquoexistence de deux entiteacutes H2O2 et Fe2+
En
effet Bach et al (2010) ont utiliseacute le Fe2+
pour traiter lrsquoeau industrielle ils ont trouveacute que le
fer a permis de mineacuteraliser 95 drsquoeacutethylegravene-glycol et 85 de pheacutenol dans une eau industrielle
par proceacutedeacute Fenton Marciel et al (2004) ont remarqueacute que lrsquoapport de sulfate ferreux a
ameacutelioreacute la reacuteduction du COT de 45 agrave 55 lors drsquoune eacutetude drsquooxydation drsquoune solution
pheacutenolique par le proceacutedeacute photo-fenton
Pour la suite Nous avons maintenu la mecircme variation des concentrations en H2O2 (de 1 agrave 6
mg L-1
) mais en additionnant le fer industriel (sulfate ferreux) avec une concentration de 134
mg L-1
pour deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
agrave
tempeacuterature ambiante et agrave un pH eacutegale agrave 3 Ceci revient qursquoen solution le rapport R =
varie de 075 15 25 5 (Figure 20)
Figure 17 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Quel que soit la concentration initiale en BM ou en H2O2 lrsquoaddition du fer a entraineacute
lrsquoapparition de la deacutegradation graduelle de la coloration
Plus la concentration en H2O2 est importante plus la vitesse de deacutegradation augmente
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
[BM] mg L-1
10 40
Variation de H2O2 Rendement () Rendement ()
1 6730 5508
2 8522 7029
3 9769 9632
6 9954 9860
La figure 20 montre que taux de deacutecoloration en preacutesence du catalyseur devient plus
important avec lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 Il passe apregraves 60 min de
traitement de 6730 pour une concentration en H2O2 de 1 mg L-1
agrave 9954 pour celle de 6
mg L-1
Ceci est parfaitement preacutevisible puisque lrsquoexistence de lrsquoHydroxyde radicalaire principale
responsable de la deacutegradation est tributaire de la concentration initial en H2O2 (Eq2 sect 11)
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence de
la variation du H2O2
[BM] = 10 mg L-1
[BM] = 40 mg L-1
Ordre de la
reacuteaction k k
075 00036 00005 Ordre 2
15 00092 00007
25 0067 0065 Ordre 1
5 02879 0103
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Nous remarquons que lorsque la concentration en H2O2 augmente lrsquoordre partiel de la reacuteaction
change En effet pour des concentrations en H2O2 lt 3 mg L-1
la reacuteaction de deacutegradation est de
lrsquoordre 2 alors que pour des concentrations plus eacuteleveacutees elle est drsquoordre 1
Nadjette (2009) a montreacute que la deacutegradation du Meacutethyle Orange en preacutesence de dioxyde de
titane (TiO2) suit une cineacutetique drsquoordre 1 Redha (2011) a trouveacute eacutegalement lrsquoordre partiel de
la reacuteaction est eacutegal agrave 1 lors de son eacutetude sur le traitement du Rouge drsquoalizarine S et lrsquoOrange
G par proceacutedeacute drsquooxydation avanceacutee (POA)
Bennani et al (2010) ont eacutelimineacute le bleu de meacutethylegravene en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi
(Maroc) Les reacutesultats ont montreacute que le pseudo-second ordre peut deacutecrire le comportement
cineacutetique de lrsquoadsorption du bleu de meacutethylegravene sur lrsquoargile brute et celle purifieacutee Des reacutesultats
similaires ont eacuteteacute observeacutes Gurses et al (2006) et Tsai et al (2007)
Les valeurs de kapp obtenus pour une solution de concentration initiale en BM de 10 mg L-1
sont supeacuterieures agrave celles obtenues pour la solution de 40 mg L-1
et ce lagrave quel que soit lrsquoordre
de la reacuteaction ou la concentration en H2O2 en solution Ces valeurs augmentent avec
lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 et passe de 36 10-3
agrave 02879 et de 05 10-3
agrave 0103
pour une les solutions en BM de 10 et 40 mg L-1
respectivement
5- Effet de la concentration en fer
Pour la suite nous eacutetudierons lrsquoeffet de la concentration en Fer sur lrsquoefficaciteacute du traitement
du BM pour deux solutions de concentration 10 et 40 mg L-1
en BM Les essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes en maintenant constante la concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
et en faisant varieacute la
concentration en Fe2+
de 02 agrave 134 mg L-1
correspondant agrave une variation du rapport R =
de 5 agrave 30
Figure 18 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM
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En absence de fer aucune baisse dans la concentration en BM nrsquoest observeacutee Pourtant degraves
lrsquoajout drsquoune faible concentration (02 mg L-1
) entraine une diminution progressive de la
couleur au cours du temps Il est eacutegalement observeacute que quel que soit la concentration initiale
en BM le temps de deacutegradation (td) du colorant est inversement proportionnel agrave la
concentration en Fe2+
en solution En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
td
passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 alors que pour une concentration
de 40 mg L-1
il passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig22)
Figure 19 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer industriel
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction du rapport R
[BM] = 10 mg L
-1 [BM] = 40 mg L
-1
kapp kapp
OR
DR
E
1
par
rapport
agrave B
M 30 00027 00125
15 00061 00321
10 0026 00496
5 02879 0103
Nous remarquons que lrsquoeffet de lrsquoaugmentation de la concentration en Fe2+
en solution sur la
cineacutetique de deacutegradation du BM est beaucoup plus important pour des faibles concentrations
(10 mg L-1
) que pour les fortes concentrations (40 mg L-1
) En effet pour une variation de R de
30 agrave 10 kapp eacutevolue de 27 10-4
min agrave 26 10-2
min soit un facteur 100 pour une concentration
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en BM de 10 mg L-1
alors qursquoelle eacutevolue de 00125 agrave 005 soit un facteur 4 pour une
concentration en BM de 40 mg L-1
Drsquoapregraves ces reacutesultats on peut conclure drsquoune faccedilon geacuteneacuterale que la preacutesence drsquoune forte
concentration du catalyseur favorise la formation des radicaux OHbull principaux responsable de
la deacutegradation du BM Pourtant il a eacuteteacute montreacute dans plusieurs eacutetudes (Brillas et al 2004
Diagne 2006 Oturan et al 1999) que le Fe2+
ajouteacute agrave forte dose entraine une perte du
rendement du proceacutedeacute puisque le Fe2+
en plus de son rocircle de catalyseur peut jouer un rocircle de
destructeur crsquoest-agrave-dire qursquoil piegravege les OHbull produits
Lrsquoeacutelimination des polluants reacutefractaires est donc tributaire de la preacutesence des ions meacutetallique
sauf qursquoil neacutecessite un apport important en Fe2+
ce qui entraine un coucirct (Bouafia 2010)
Crsquoest pour cette raison que nous avons opteacute pour lrsquoutilisation de la lateacuterite en faisant une
attaque acide afin drsquoextraire le fer pour traiter le BM
II- UTILISATION DE LATERITE
Les eacutechantillons de la lateacuterite choisie se preacutesentent tous sous forme de poudres de couleur
ocre Lrsquoapplication drsquoun proceacutedeacute qui neacutecessite des quantiteacutes preacutecis de fer est un peu difficile
pour un pays dont le taux drsquoalphabeacutetisation est seulement de 218 et un seuil de pauvreteacute
(PIB par habitant est eacutegal agrave 1500 $) En effet lrsquoajout drsquoune forte concentration du catalyseur
dans la solution agrave traiter peut diminuer lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute Fenton Lrsquoanalyse DRX a
montreacute que la lateacuterite existante au Burkina-Faso est riche en fer En effet pour la reacutegion de
Dano le pourcentage en fer atteint 44 en masse alors que pour Koubri il est de 31
La premiegravere question auquel on srsquoeacutetait poseacute est si le fer eacutetait facilement ex tractable ou bien il
neacutecessite une mineacuteralisation preacutealable
1- Effet des lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
La figure ci-dessous montre lrsquoallure de lrsquoeffet de lit de lateacuterite de Dano drsquoune part et celui de
Koubri drsquoautre avec ajustement de pH dans une solution du BM de concentration 40 mg L-1
en maintenant ma concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
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Figure 20 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
Nous observons que la solution du BM en contact avec le lit de Dano se deacutegrade plus vite que
celle en contact avec le lit de lateacuterite de Koubri Cela est ducirc au fait que la lateacuterite de Dano
libegravere plus facilement sa phase ferrique par rapport agrave celle de Koubri
2- Effet de lrsquoacide sur la lateacuterite (Dano et Koubri)
Dans ce cadre nous avons compareacute lrsquoeffet drsquoun lit de lateacuterite (ajustement du pH) et une lateacuterite
attaqueacutee avec du H2SO4 sur une solution du BM agrave 40 mg L-1
La concentration en H2O2 eacutetant
maintenue agrave 6 mg L-1
(figure 24)
Figure 21 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri
La figure 24 montre que la quantiteacute de colorant deacutegradeacutee deacutecroit plus rapidement dans le cas
de lrsquoattaque acide Ce comportement est ducirc qursquoelle libegravere plus de Fe2+
en solution Le Fe2+
en
contact avec le H2O2 forme les radicaux hydroxyles (OHbull) pour le traitement des polluants
organiques par le proceacutedeacute Fenton
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
[BM] mg
L-1
Dano Koubri
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Rendement
()
4394 9991 364 9685
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Le taux drsquoabattement du BM par lrsquoattaque acide sur la lateacuterite de Dano est de 9991 apregraves
un temps de manipulation de 5 heures alors que celui du lit de lateacuterite (ajustement du pH) est
de 4394 pour le mecircme intervalle de temps
Cette diffeacuterence de rendement entre les lits de deux lateacuterites (Dano 4394 et Koubri
364) est due que la lateacuterite de Dano libegravere plus facilement sa phase ferrique que celle de
Koubri Etant donneacute que les phases ferriques sont les mecircmes pour les deux lateacuterites on
pourrait conclure que la diffeacuterence provient aussi du fait que la lateacuterite de Dano est beaucoup
plus riche en fer Ce qui facilite son extraction et que pour Koubri la phase Anastase en TiO2
pourrait gecircner son extraction
3- Effet de trois types drsquoacides sur la deacutegradation du BM (lateacuterite de Dano et
Koubri)
Nous avons compareacute lrsquoefficaciteacute de 3 acides (sulfurique laquoH2SO4raquo chlorhydrique laquoHCl raquo et
nitrique laquoHNO3raquo) pour lrsquoextraction du fer des lateacuterites La concentration de la solution du
BM utiliseacutee est de 40 mg L-1
la concentration en H2O2 est toujours maintenue agrave 6 mg L-1
Figure 22 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri
La figure 25 montre que la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est la plus efficace pour la
deacutecoloration de la solution En effet Pour la lateacuterite de Dano le td est de 40 mn pour le H2SO4
et drsquoune heure (1h) et 1h30 pour le HNO3 et le HCl respectivement Pour celle de Koubri le
td de la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est drsquoune heure (1h) tandis que pour des deux autres
acides HCl et HNO3 les td sont respectivement de deux (2h) et quatre heure (4h)
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri
[BM] mg L-1
Dano Koubri
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Rendement () 9991 9890 9797 9685 9593 9223
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On peut deacuteduire que lrsquoefficaciteacute de lrsquoattaque acide par le H2SO4 utiliseacute pour extraire le fer de
la lateacuterite est due au caractegravere diacide (H2SO4)
4- Etude cineacutetique de deacutecoloration par lrsquoattaque acide (Dano et Koubri)
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig26)
Figure 23 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer extrait de la lateacuterite
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction des attaques acides (Dano et Koubri)
Attaque acide Dano Koubri
kapp
OR
DR
E 1 par
rapport
agrave B
M
HCl 00127 00094
HNO3 00131 00096
H2SO4 00142 00194
Nous remarquons que lrsquoutilisation de la lateacuterite de Dano ne change pas lrsquoordre apparent de la
vitesse de deacutegradation qui reste eacutegale 1 La valeur de kapp varie de 127 10-2
min-1
pour HCl et
142 10-2
min pour H2SO4 ce qui confirme bien le reacutesultat obtenu pour la figure 19
Pour la lateacuterite de Koubri la valeur de kapp varie de 910-3
min-1
pour HCl et 194 10-2
min-1
pour H2SO4
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5- Etude comparative entre le traitement du BM en utilisant le rapport R et le fer
de la lateacuterite (Dano et Koubri)
Sur la figure 27 nous avons superposeacute les reacutesultats obtenus pour la deacutegradation drsquoune solution
de 40 mg L-1
du BM en preacutesence de 6 mg L-1
de H2O2 avec lrsquoajout de Fer extrait de la lateacuterite
de Dano et Koubri drsquoune part et le fer industriel drsquoautre part
Figure 24 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel
Il est montreacute que le taux de deacutegradation obtenu est perceptiblement le mecircme seule reste un
handicap le temps de traitement 20 min pour le fer industriel 40 min pour le fer extrait de la
lateacuterite de Dano et 1h pour celui de Koubri
Le traitement par la lateacuterite de Dano est efficace et preacutesente donc un avantage certains
puisqursquoil permet de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du BM par rapport agrave celui par la lateacuterite de
Koubri qui deacutegrade seulement que 9796
Beaucoup drsquoeacutetudes ont eacuteteacute faites sur lrsquoeacutelimination du bleu de meacutethylegravene En utilisant le
charbon actif commercial CECA40 de granulomeacutetrie infeacuterieure agrave 125 μm Houas et al (1999)
ont eacutelimineacute 93 du BM dans lrsquoeau pour un temps de contact de 5heures Kumar and
Tamilarasan (2013) ont utiliseacute 01g de charbon actif agrave base des graines drsquoacacia pour eacuteliminer
9312 de BM Bennani et al (2010) ont eacutetudieacute lrsquoadsorption BM sur lrsquoargile brute et
purifieacutee Ils ont montreacute que le processus drsquoadsorption est tregraves rapide et que 95 de la quantiteacute
adsorbeacutee est atteinte pendant les dix premiegraveres minutes Talidi (2006) a utiliseacute la pyrophyllite
(argile) il a montreacute que lrsquoadsorption du BM est de lrsquoordre de 7845 6658 et 5471
respectivement pour les concentrations initiales de 75 225 et 374ppm Sassi and Bennour
(2011) ont utiliseacute le traitement biologique par Biosorption du BM par Pseudomonas
Aeruginosa isoleacute agrave partir drsquoune boue de laiterie a montreacute un taux drsquoeacutelimination du BM variant
de 45 agrave 55 aux valeurs de pH = 7 et 8
Nous pouvons dire que le traitement par la lateacuterite a permis de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du
BM par rapport aux eacutetudes faites en utilisant drsquoautres mateacuteriaux et que la lateacuterite recouvre
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 100 200 300
[BM
] mg
Lˉˡ
temps de traitement (mn)
Attaque acide
(Dano)
Attaque acide
(Koubri)
Fer industriel
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33 du continent mondial ce qui pourrait rendre son utilisation moins chegravere par rapport aux
autres traitements (Fer industriel Charbon actifhellip) puis qursquoon nrsquoa pas fait une eacutetude
eacuteconomique pour voir son cout
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CONCLUSION
Ce travail qui a porteacute sur la deacutegradation du colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute
Fenton en comparant les performances obtenues entre lrsquoutilisation du fer industriel (Fenton
classique) et le fer extrait de la lateacuterite ont montreacute que
Pour lrsquoutilisation du fer industriel la deacutegradation du BM est obtenue agrave une valeur de 3 pour
une variation du rapport des concentrations R de 15 agrave 5 et que lrsquoutilisation du peroxyde (H2O2)
seul ne peut pas deacutegrader le BM car son pouvoir oxydant nrsquoest pas assez suffisant pour
pouvoir deacutegrader le colorant Lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute est donc intimement lieacutee agrave lrsquoexistence de
deux reacuteactifs En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
le temps de deacutecoloration
(td) passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 et pour celle de 40 mg L-1
il
passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R Le traitement du BM par proceacutedeacute
fenton est donc tributaire de lrsquoutilisation de Fe2+
Afin de minimiser le coucirct du traitement et surtout voir lrsquoefficaciteacute du traitement en utilisant la
lateacuterite nous avons essayeacute de remplacer le fer industriel par le fer extrait de la lateacuterite
provenant de deux reacutegions du Burkina-Faso Dano et Koubri
Les reacutesultats obtenus par lrsquoutilisation du fer de la lateacuterite sont inteacuteressants pour des eacutetudes sur
drsquoautres colorants En effet le lit de lateacuterite avec ajustement du pH a permis une deacutegradation du
colorant de 44 pour un temps de traitement de 5h tandis que le traitement par lrsquoattaque acide
lui a deacutegradeacute le BM de pregraves que 100 En effet les taux drsquoabattements pour lrsquoattaque acide de
la lateacuterite de Dano et de Koubri sont respectivement de 99 au bout de 40 min et de 97 pour
une manipulation drsquoenviron 1 h
Cette eacutetude sur la deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en utilisation le fer de la lateacuterite
nous a permis de montrer qursquoil est possible de simplifier de point de vue utilisation et coucirct le
proceacutedeacute Fenton pour les colorants syntheacutetiques drsquoeffluents industriel
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PERSPECTIVES
En perspectives il serait inteacuteressant
De faire une eacutetude approfondi pour voir le cout du traitement du proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite
Essayer de traiter drsquoautres familles de colorants en utilisant la lateacuterite attaqueacutee par
lrsquoacide pour voir lrsquoefficaciteacute du systegraveme
Appliquer le traitement sur des effluents textiles reacuteels
Imaginer un systegraveme de traitement agrave grand eacutechelle
Essayer le traitement sur drsquoautres polluants reacutecalcitrant PCB pheacutenol pesticides
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REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE
Adnosinda M Martins M Nelson LJD Queiroz M (2003) Comparative studies of
fungal degradation of single or mixed bioaccessible reactive azo dyes Chemosphere
Vol 52 Page 973
Anselme C Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New-York Mc Graw
Hill Mallevialle Page 1087
Bach A Zach-Maor A Semiat R (2010) Characterization of iron oxide nanocatalyst in
mineralization processes Elsevier pp 6 Page 6
Barbeni M Minero C Pelizzetti E (1987) Chemical degradation of chlorophenols with
Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 16 Page 2237
Barclay S Buckley C (2000) Waste minimization guide for the textile industry University
of Durban South Africa Water Research Commission 1 Page 8
Barka N (2008) Lrsquoeacutelimination des colorants de synthegravese par adsorption sur un phosphate
naturel et par degradation photo catalytique sur TiO2 supporte (Thegravese doctorat Ndeg65)
Universiteacute Ibn Zohr UFR Physico-chimie des Mateacuteriaux agrave Caractegraveres Appliqueacutes Page
149
Benitez FJ Acero JL Real FJ (2001) The role of hydroxyl radical for the decomposition
of p-hydroxyl phenylacateic acid in aqueous solution Wat Res Vol 35 5 Page1343
Bennani Karim A Mounir B Hachkar M Bakasse M Yaacoubi A (2010) Elimination
du colorant basique ldquoBleu de meacutethylegravenerdquo en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi Erudit
_Journal of Water Science Vol 23 ndeg4 Page 388
Bouafia S (2010) Deacutegradation des colorants textiles par procegravedes drsquooxydation avanceacutee baseacutee
sur la reacuteaction de Fenton (Thegravese doctorat) Paris-Est et Saad Dahlab Paris Page160
Brillas E Boye B Sires I Garrido J Rodriguez R Arias C Cabot P-L (2004)
Electrochemical destruction of chlorophenoxy herbicides by anodic oxidation and
electro-fenton using a boron-bored diamond Electrochim Acta Vol49 Page 4496
Calobro V Pantano G Kang R Molinari R Drioli E (1990) Experimentation study on
integrated membrane processes in treatment of solution simulating textile effluents
Energy and analysis Vol 78 ndeg 2 Page 277
Cao J Wei L Huang Q Han S (1999) Reducing degradation of azo bye zero-valent iron
in aqueous solution Chemosphere Vol38 Page 571
De Heredia JB Torregrosa J Dominguez JR Peres JA (2001) Kinetic model for
phenolic compound oxidation by Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 45 Page90
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 41 -
Derradji C (2012) Traitement des eaux industrielles degradation des colorants azoiumlques par
un procegravede inteacutegreacute couplant un procegravede drsquooxydation avanceacutee et un traitement biologique
(Thegravese doctorat) Universiteacute Ferhat Abbas Page187
Diagne M (2006) Etude de degradation par oxydation avanceacutee eacutelectrochimique et
photochimique de pesticides organophosphoreacutes application a la degradation du
parathion meacutethyle et de lrsquoacephate en milieu aqueux (Thegravese doctorat) Universiteacute de
Marne-La valleacutee Page200
Ghosh D Bhattacharyya KG (2002) Adsorption of methylene blue on kaolinite Appl clay
Sci Vol20 Page 300
Goel RK Flora JRV Ferry J (2003) Mechanisms for naphthalene removal during
electrolytic aeration Wat Res V 37 Page 901
Gurses A Dogar Ccedil Yalcin M Accedilikyildiz M Bayrak R Karaca S (2006) The
adsorption kinetics of the cationic dye methylene blue onto clay J Hazard MatB Vol
131 Page 228
Haber F Weiss J (1934) The catalytic decomposition of hydrogen peroxide by iron salts
Pro Roy Soc A Vol147 Page 351
Hamada K Nishizawa M Yoshida D Mitsuishi M (1998) Degradation of an azo dye by
sodium hypochlorite in aqueous surfactant solution Dyes and pigments Vol 36 Page
322
Hayet B (2011) Elimination du 4-chlorophenols par POA (Thegravese doctorat) University Abou
Barh Belkaid Alger Page 164
Hsing HJ Chiang PC Chang EE Chen MY (2007) The decolorization and
mineralization of acid orange 6 azo in aqueous solution by advanced oxidation
processes A comparative study J Hazard Matter Page 16
Jaussaud P (1993) Histoire des colorants naturels Page 3
Kumar M Tamilarasan R (2013) Modeling studies for the removal of methylene blue from
aqueous solution using acacia fumosa seed shell activated carbon Elsevier Page 1116
Kuo CY Lo SL (1999) Oxidation of aqueous chlorobiphenols with photo-Fenton process
Chemosphere Vol 38page2051
Kuo W (1992) Decolorizing dye wastewater with Fentonrsquos reagent Vol 26 Ndeg 7 Page 886
Li ZM Shea PJ Comfort SD (1997) Fenton oxidation of 2 4 6-trinitrotoluene in
contaminated soil slurries Envir Eng Sci Vol 14 Page 56
Lopez C Valade AG Combourieu B Mielgo I Bouchon B Lema JM (2004)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 42 -
Mechanism of enzymatic degradation of the azo dye orange ii determined by exist 1h
nuclear magnetic resonance and electrospray ionization-ion trap mass spectrometry
Biochem Vol 335 Page 149
Mansour HB Boughzala O Dridi D Barillier D Chekir-Ghedira L Mosrati R (2010)
Les colorants textiles sources de Contamination de lrsquoeau Criblage de la toxiciteacute et des
meacutethodes de traitement Erudit Vol 24 ndeg 3 Page 238
Marciel R Santrsquoanna JGL Dezotti M (2004) Phenol removal from high salinity effluents
using Fentonrsquos reagent and photo-fenton reactions Chemosphere Vol57 Page 719
Martinez-Huitle CA Ferro S (2006) Electrochemical oxidation of organic polluants for the
wastewater treatment direct and indirect processes Chem Soc Rev Vol 35 Page
1340
Meink F Stoof H Kohrschuter H (1997) Les eaux reacutesiduaires individuelles Masson 2egraveme
eacutedition
Nadjette (2009) Deacutegradation photo catalytique de polluants organiques (Meacutethyle orange
pentachlorophenol et acide benzoiumlque) en preacutesence du dioxyde de titane nanocristallin
eacutelaboreacute par la meacutethode sol-gel (Thegravese doctorat) Badji Mokhtar-Annaba University
Page101
Naima S (2008) Traitement des effluents des huileries drsquoolive par oxydation au H2O2 (Thegravese
doctorat) Universiteacute MrsquoHamed Bougara-Boumerdes Laboratoire de Recherche
Technologie Alimentaire (LRTA) Page 154
Neyens E Baeyens J Weemaes M De Heyder B (2003) Pilot-scale peroxidation (H2O2)
of sewage sludge J Hazard MatB Page 106
Oturan M Aaron J Oturan N Pinson J (1999) Degradation of chlorophenoxyacid
herbicide in aqueous media using a nevol electrochemical method Pestic Sci Vol55
Page 562
Ounissa K (1996) Biodeacutegradabiliteacute adsorption et eacutechange ionique de quelques colorants
cationiques preacutesents dans les effluents liquides de la teinturerie de lrsquouniteacute Couvertex
drsquoAinDjasser (Thegravese doctorat) University Mentouri Constantine Page 103
Pagga U Brown D (1986) The degradation of dyestuffs part II Behaviour of dyestuffs in
aerobic biodegradation tests Chemosphere 15 4 Page 491
Parsons S (2004) Advanced oxidation processes for water and wastewater treatment Iwa
Alliance House Londres Page 356
Raghavacharya C (1997) Color removal from industrial effluents - A comparative review of
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 43 -
available technologies Chem Eng World Vol 32 Page 54
Redha MD (2011) Traitement de colorants azoiumlque et anthroquinoniques par procegravedes
drsquooxydation avanceacutees (POA) (Thegravese doctorat) Universiteacute de Sciences et Tchnologies de
Lille 1 Universiteacute Abdelhamid IBN Badis de Mostaganem Page 202
Spadaro JT Isabelle L Renganathan V (1994) Hydroxyl radical mediated degradation of
azo dyes Evidence for benzene generation Envir Sci Techn Vol 26 Page 1389
Suty H De Traversay C Coste M (2003) Application of advanced oxidation processes
Present and future Page 8
Tang W Huang CP (1996) 2 4-dichlorophenol oxidation kinetics by Fentonrsquos reagent
Environ Scie Techn Vol17 Page 1378
Tang WZ Tassos S (1997) Oxidation kinetics and mechanisms of trihalomethanes by
Fentonrsquos reagent Wat Res Vol 31 Ndeg 5 Page 1125
Taylor J Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New - York Mc Graw-
Hill Vol 9 Page 9
Tsai W Hsu H Su TY Lin KY Minglin C Dai T (2007) The adsorption of cationic
dye from aqueous solution onto acid-activated andesite J Hazard Matter Vol147
Page 1062
Van der Bruggen B Lejon l Vandecasteele C (2003) Reuse treatment and discharge of the
concentration of pressure-driven membrane processes Environ Scie Techn Vol 37 ndeg
37 Page 3738
Vendevivere PC Bianchi R Verstraete W Y (1998) Treatment and creuse from the textile
wet-processing industry Review of emerging technologies J Chem Techn Biotechn
Vol72 Page 302
Watts RJ Jones AP Chen P-H Kenny A (1997) Mineral-catalyzed Fenton-like
oxidation of sorbed chlorobenzenes Water Environment Research 69 Page 275
Wu CH Chang CL (2006) Decolorization of reactive red 2 by advanced processes
comparative studies of homogeneous and heterogeneous systems J Hazard Matter
Page 272
Yameogo DDS (2013) Deacutegradation de lrsquoamarante par procegravede photo-Fenton homogegravene et
heacuteteacuterogegravene avec charbon actif(CA) (Rapport de stage) Page 30 2IE
Yoshida M Lee BD Hosomi M (2000) Decomposition of aqueous tetrachloroethylene by
Fenton oxidation treatment Water Sci Technol Vol 42 Page 208
Zaviska F Drogui P Mercier G Blais J-F (2009) Proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee dans le
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 44 -
traitement des eaux et des effluents industriels Application agrave la deacutegradation des
polluants reacutefractaires Erudit Vol 22 ndeg 4 Page 564
Zawlotzki Guivarch E (2004) Traitement des polluants organiques en milieux aqueux par
procegravede eacutelectrochimique drsquooxydation avanceacutee ldquoElectro-Fentonrdquo Application a la
mineacuteralisation des colorants syntheacutetiques (Thegravese doctorat) Universiteacute de Marne-La
valleacutee Page 205
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Buckley (2000) les techniques de deacutepollution intervenant le plus courant en deuxiegraveme eacutetape
dans les industries se divisent en trois cateacutegories
1- Biologique
Traitement aeacuterobie
Traitement anaeacuterobie
2- Physique
Meacutethode de preacutecipitation (coagulation floculation seacutedimentation)
Adsorption (sur charbon actif)
Osmose inverse filtration sur membrane
3- Chimique
Oxydation (oxygegravene ozone oxydants tels que le H2O2 NaOCl)
Reacuteduction (Na2S2O2)
Meacutethode de complexomeacutetrique
Reacutesine eacutechangeuse drsquoions
A- Meacutethodes biologiques
Lrsquoavanceacutee technologique a permis la conception des systegravemes de traitement biologique
perfectionneacutes en se basant sur lrsquoautoeacutepuration naturelle des eaux Ces proceacutedeacutes biologiques se
font selon deux modes traitements en aeacuterobie (en preacutesence de lrsquooxygegravene) et traitement en
anaeacuterobie (les microorganismes deacutegradent la matiegravere organique en absence de lrsquooxygegravene)
Les proceacutedeacutes drsquoeacutepuration par voie biologique sont baseacutes sur la transformation microbienne des
colorants La plupart des colorants azoiumlques sont tregraves stables et non biodeacutegradables Beaucoup
drsquoeacutetudes ont deacutemontreacute la biodeacutegradation partielle ou complegravete de certains colorants par voie
biologiques (Adnosinda et al 2003) et (Lopez et al 2004) Mecircme si ces techniques sont
adapteacutees agrave un nombre de polluants organiques elles ne sont pas toujours applicables sur les
effluents textiles industriels en raison de fortes concentrations de polluants de leur toxiciteacute qui
entrainent la destruction des microorganismes ou des boues biologiques agrave traiter
B- Meacutethodes physiques
Lorsque les eaux useacutees ne se precirctent pas agrave une deacutepollution par voie biologique (effluent peu ou
pas biodeacutegradable tempeacuterature trop faible valeurs extrecircmes de pH preacutesence de toxiques)
des proceacutedeacutes physico-chimiques classiques permettent de compenser soit en se substituant
totalement agrave lrsquoeacutepuration par voie biologique soit en traitement compleacutementaire On peut citer
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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par exemple la coagulation-floculation suivie drsquoune deacutecantation (clarification) lrsquoadsorption sur
charbon actif lrsquoeacutechange drsquoions ou la filtration membranaire
B1- Coagulation-floculation
Sous le terme de coagulationndashfloculation on entend tous les processus physico-chimiques par
lesquels des particules colloiumldales ou des solides en fine suspension sont transformeacutes par des
floculants chimiques en espegraveces plus visibles et seacuteparables (les flocs) Les flocs formeacutes sont
ensuite seacutepareacutes par deacutecantation et filtration puis eacutevacueacutes Les coagulants inorganiques tels que
lrsquoalun (Al2(SO4)314H2O) donnent les reacutesultats plus que satisfaisants pour la deacutecoloration des
effluents textiles contenant des colorants disperseacutes de cuve et soufreacutes mais sont totalement
inefficaces pour les colorants azoiumlques acides et basiques (Barclay and Buckley 2000) et
(Vendevivere et al 1998) Par ailleurs la coagulationndashfloculation ne peut ecirctre utiliseacutee pour les
colorants fortement solubles dans lrsquoeau comme le cas du BM
Le principal deacutesavantage de cette technique est qursquoelle geacutenegravere une importante quantiteacute de boue
entrainant des investissements suppleacutementaires
B2- Filtration membranaire
Dans ce proceacutedeacute les polluants sont retenus par une membrane semi permeacuteable dont le diamegravetre
des pores est infeacuterieur agrave celui des moleacutecules agrave eacuteliminer Cette technique est largement utiliseacutee
dans le domaine de lrsquoeau potable et le dessalement La filtration sur membrane sous lrsquoeffet
drsquoune pression hydraulique se deacutecline en microfiltration lrsquoultrafiltration la nano filtration et
lrsquoosmose inverse Parmi les quatre types de proceacutedeacutes la nano filtration et lrsquoosmose inverse sont
les plus adapteacutes agrave la reacuteduction partielle de la couleur et des petites moleacutecules organiques
(Taylor and Jacobs 1996) (Calobro et al 1990) En effet la nano filtration srsquoapplique surtout
au traitement des bains de teinture de colorants reacuteactifs en agissant comme un filtre moleacuteculaire
tandis que la microfiltration retient les mateacuteriaux colloiumldaux tels que les colorants disperseacutes ou
de cuve gracircce agrave une laquomembrane eacutecranraquo (Van der Bruggen et al 2003) Lrsquoultrafiltration ne
srsquoapplique qursquoagrave la reacuteduction de DCO et des solides en suspension (Anselme and Jacobs 1996)
et nrsquoest reacuteellement efficace qursquoen combinaison avec la coagulationfloculation
B3- Adsorption sur charbon actif et autres mateacuteriaux
Le polluant est transfeacutereacute de la phase liquide vers la phase solide lors de lrsquoadsorption Le
charbon actif eacutetant consideacutereacute comme lrsquoadsorbant le plus efficace pour la reacuteduction de la
couleur est limiteacute pour lrsquoeacutelimination de certains colorants Seuls les cationiques colorant agrave
mordant disperseacutes ou dits de cuve sont eacutelimineacutes par cette technique (Raghavacharya 1997)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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C- Meacutethodes chimique
Les techniques drsquooxydation chimiques sont geacuteneacuteralement appliqueacutees quand les proceacutedeacutes
biologiques sont inefficaces Elles peuvent ecirctre ainsi utiliseacutees pour les proceacutedeacutes biologiques en
eacutetapes de preacutetraitement afin de diminuer la charge polluante Lrsquooxydation chimique est
eacutegalement appliqueacutee pour le traitement des organiques dangereux preacutesents en faibles
concentrations et des effluents chargeacutes de constituants reacutesistants aux meacutethodes de
biodeacutegradation Le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) le Cl2 et O3 sont les reacuteactifs les plus souvent
utiliseacutes pour ce type de traitement Le H2O2 est un oxydant moyennement fort et son application
pour le traitement des polluants organiques et inorganiques est bien eacutetablie (Neyens et al
2003) Mais lrsquooxydation par H2O2 nrsquoest pas suffisamment efficace pour de fortes concentrations
en colorant Hamada et al (1998) ont proposeacute de traiter les colorants azoiumlques par hypochlorure
de sodium Cependant si la moleacutecule initiale est deacutetruite les halogegravenes sont susceptibles de
former des trihalomeacutethanes comme sous-produits de deacutegradation lesquels sont canceacuterigegravenes
pour lrsquoHomme
Drsquoougrave la neacutecessiteacute drsquoutiliser des produits drsquooxydation encore plus performant comme les
proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutes (POA)
2- Procegravedes classiques de traitement des effluents textiles Proceacutedeacutes drsquoOxydation
Avanceacutee (POA)
Lrsquoindustrialisation intensive qui a vu le jour au cours du dernier siegravecle a causeacute lrsquoapparition dans
lrsquoenvironnement de polluants eacutemergents reacutefractaires qui sont reconnus canceacuterigegravenes et
mutagegravenes Dans lrsquooptique de limiter la pollution de lrsquoenvironnement des strateacutegies de
traitement efficaces et eacutecologiques ont eacuteteacute deacuteveloppeacutees Parmi ces strateacutegies se trouve
lrsquoapplication des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee (POA) Figure 3
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Il srsquoagit de proceacutedeacutes de traitement oxydatif qui peuvent ecirctre subdiviseacutes en quatre groupes
(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse
utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et reacutepondent aux
critegraveres suivant (Suty et al 2003)
Ne pas induire de pollution secondaire
Non toxique
Non corrosif pour les eacutequipements
Etre le plus rentable possible
Etre relativement le plus simple agrave manipuler
Les OHbull sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse utiliser dans le domaine des
eaux et des effluents industriels avec une vitesse drsquooxydation (109
fois plus eacuteleveacutee) agrave celle de
lrsquoozone et son potentiel drsquooxydation est de 28 VENH (Parsons 2004) Tableau 1
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique
Oxydant Pouvoir oxydant Edeg (VENH)
OHbull 280
Oo 242
O3 207
H2O2 (milieu acide) 178
Cl2 136
O2 123
Plusieurs secteurs ont utiliseacutes ces proceacutedeacutes pour traiter leurs eaux par exemple Parsons (2004)
lrsquoa utiliseacute pour le traitement des eaux de surface et souterraines Martinez-Huitle and Ferro
(2006) lrsquoont utiliseacute pour le traitement des eaux industrielles Hayet (2011) lrsquoa testeacute dans
lrsquoeacutelimination du 4- chloropheacutenol Hsing et al (2007) et Wu and Chang (2006) ont lrsquoutiliseacute pour
deacutecolorer les eaux des industries textiles Bouafia (2010) a utiliseacute le proceacutedeacute drsquooxydation
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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avanceacutee baseacutee sur le reacuteactif de fenton pour deacutegrader les colorants textiles Derradji (2012) a
coupleacute le POA avec un traitement biologique pour le traitement des eaux useacutees industrielles
3- Reacuteactif de Fenton (H2O2Fe2+
)
Fenton avait deacutecrivit agrave la fin du XIX egraveme
siegravecle que le fer ferreux (Fe2+
) favorisait fortement
lrsquooxydation de lrsquoacide maleacuteique par le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) en milieu acide (Fenton
1894) Des travaux ulteacuterieurs ont montreacute que la combinaison de H2O2 et de Fe2+
nommeacute
laquo Reacuteactif de Fenton raquo eacutetant un oxydant efficace pour une grande varieacuteteacute de substrats
organiques notamment les pheacutenols les pesticides les aromatiques polycycliques et des
colorants en particulier les azoiumlques (Spadaro et al 1994 Benitez et al 2001 De Heredia et
al 2001) Quarante (40) ans plus tard Haber and Weiss (1934) identifiaient le radical
Hydroxyl comme eacutetant lrsquoespegravece oxydante de la reacuteaction preacutesenteacutee ci-dessous et communeacutement
appeleacutee reacuteaction de Fenton
(Eq2)
Le fer ferrique geacuteneacutereacute peut ensuite reacuteagir avec le peroxyde drsquohydrogegravene pour redonner le fer
ferreux
(Eq3)
La vitesse de deacutecomposition de H2O2 par le Fer II augmente lorsque le pH augmente (le 5) car
dans cette gamme de pH la forme preacutedominante Fe(OH) 2+
est beaucoup plus reacuteactive que lrsquoion
Fe2+
(Kuo 1992)
Lrsquoeacutetude de la deacutepollution des effluents textiles coloreacutes par le proceacutedeacute Fenton (systegraveme H2O2
Fe2+
) a eacuteteacute reacuteveacuteleacutee tregraves efficace et plusieurs eacutetudes ont montreacute que le taux de mineacuteralisation des
colorants syntheacutetiques augmente avec lrsquoaugmentation des doses des reacuteactifs et du temps de
reacuteaction Le rapport des reacuteactifs R =
et le rapport
joue aussi un rocircle important
dans la vitesse de deacutegradation de colorants de deacutepart et sur le taux de mineacuteralisation (Kuo
1992)
Le proceacutedeacute Fenton possegravede trois (03) caracteacuteristiques attractives pour le traitement des
composeacutes organiques (Redha 2011)
Les radicaux hydroxyles OHbull produits reacuteagissent tregraves rapidement (10
9 fois plus reacuteactif
que le O3)
Les reacuteactifs sont simples agrave manipuler et sans danger pour lrsquoenvironnement
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Les produits finaux de deacutegradation (H2O CO2 ions mineacuteraux et hydroxydes ferriques)
nrsquointroduisent pas une pollution suppleacutementaire
Le proceacutedeacute de Fenton est composeacute geacuteneacuteralement de quatre eacutetapes principales ajustement du
pH oxydation neutralisation et coagulationpreacutecipitation Pour lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute la
reacuteaction de fenton ne peut se produire qursquoagrave un pH voisin ou eacutegal agrave 3 ce qui reacutesulte un ajout des
solutions acides Au-delagrave des valeurs de pH comprises entre 3 et 4 le fer (Fe2+
ou Fe3+
) est
susceptible de preacutecipiter et former des hydroxydes de fer induisant ainsi une faible activiteacute
catalytique Le milieu doit ecirctre approvisionneacute drsquoune maniegravere continue Ce qui peut alourdir les
couts de traitement
Le proceacutedeacute Fenton est consideacutereacute aujourdrsquohui comme le proceacutedeacute dont sa mise en œuvre est facile
et plus utiliseacute dans le monde pour le traitement drsquoeffluents industriels textiles mais le proceacutedeacute
est limiteacute par le manque de geacuteneacuteration du catalyseur qui neacutecessite geacuteneacuteralement un apport
constat en reacuteactif et qui contraint de ce fait agrave lrsquoapprovisionner en continu le milieu en peroxyde
drsquohydrogegravene (H2O2) tregraves couteux
III- LA LATERITE
Le Burkina-Faso est un pays de lrsquoAfrique occidentale avec une superficie de 274 000 kmsup2 et le
recouvrement lateacuteritique est un caractegravere dominant des paysages peacuteneacuteplaines ou tabulaires qui
caracteacuterisent sa plus grande partie Les lateacuterites se preacutesentent sous forme de plateaux eacutetendus
buttes teacutemoins cuirasses indureacutes etc Lrsquoeacutepaisseur de ces lateacuterites varie selon la nature des
formations sur lesquelles elles se reposent
La lateacuterite (du latin later brique) est une roche rouge ou brun qui se forme par alteacuteration des
roches sous les climats tropicaux Elle est constitueacutee du fer (Limonite ferrihydrite geothite
heacutematite) drsquoaluminium (Gibbsite cliachite boehmite) de titane de manganegravese et de
silicium On la trouve surtout en domaine intertropical et recouvre 33 des continents
Pour lrsquoeacutetude de la deacutegradation du colorant BM nous avons utiliseacute deux types de lateacuterite
provenant lrsquoune de la reacutegion de Koubri dans le Centre et contenant 314 de fer et lrsquoautre dans
la reacutegion Sud-Ouest du Burkina-Faso contenant 447 pour le traitement (Figure 4) Ces
lateacuterites ont eacuteteacute caracteacuteriseacutees au Laboratoire CRISMAT (Centre National de Recherche et de
Technologie Mateacuteriaux ENSI Caen) en France
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE II MATERIELS ET METHODE
Lrsquoutilisation des substances organiques dans lrsquoindustrie sans traitement est la deacutegradation de la
qualiteacute des eaux qui se reacutepercute sur la santeacute de lrsquoecirctre humain Dans ce chapitre nous allons voir
les produits et mateacuteriels ainsi que la meacutethodologie expeacuterimentale utiliseacutes pour la deacutegradation du
colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute Fenton en phase homogegravene en utilisant le fer
industriel puis le fer extrait de la lateacuterite
Nous preacutesentons en premier lieu la technique du dosage du BM et les reacuteactifs utiliseacutes pour la
deacutegradation de notre colorant Nous eacutevoquons les techniques de caracteacuterisation de la lateacuterite par
diffraction des rayons X et analyse quantitative
I- PRODUITS ET MATERIELS
1 Les produits utiliseacutes (Fer industriel H2O2 BM acide lateacuterite)
Pour lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite nous avons utiliseacute
certains reacuteactifs qui sont illustreacutes dans le tableau 2
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes
Produits Fournisseur Qualiteacute
Bleu de meacutethylegravene Fluka 96
Peroxyde drsquohydrogegravene
(H2O2)
Preacutepareacute par
Laboratoires Gilbert (CA 655-
301-3)
9
Acide sulfurique (H2SO4) Sigma-Aldrich (CA 7664-93-9) 95-97
Sulfate ferreux (FeSO4
7H2O
Fluka Chemika (CA44990) 98
Hydroxyde de Sodium
NaOH
Sigma Aldrich 32
Eau ultra-pure ou Milli-Q Polisseur drsquoeau du LEDES 0055 microScm ou 183
MΏ
2- Mateacuteriels utiliseacutes
Les mateacuteriels utiliseacutes pour les suivis cineacutetiques de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite sont la spectrophotomeacutetrie DR 5000 la lateacuterite et les trois types drsquoacides
lrsquoacide sulfurique lrsquoacide chlorhydrique lrsquoacide nitrique pour lrsquoextraction du fer de la lateacuterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM
Les eacutechantillons de lateacuterites utiliseacutees lors de ce travail ont eacuteteacute caracteacuteriseacutes au Laboratoire
CRISMAT (Centre National de Recherche Technologique Mateacuteriaux ENSI Caen) en France Ils
proviennent de deux reacutegions du Burkina-Faso (Dano et Koubri) contiennent respectivement 44
7 et 314 de fer et ont eacuteteacute obtenus par les analyses en diffraction des rayons X (DRX) et en
microscopie eacutelectronique agrave balayage (MEB)
Le principe de lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS
Lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS est une analyse quantitative en des points ou zones speacutecifiques dun
eacutechantillon en utilisant la spectromeacutetrie agrave seacutelection deacutenergie (EDS)
Son principe est que par lintermeacutediaire dun canon agrave eacutelectrons un faisceau deacutelectrons est envoyeacute
sur leacutechantillon En contact avec la matiegravere ces eacutelectrons interagissent de diffeacuterentes faccedilons
Le MEB-EDS du laboratoire va permettre dexploiter trois informations distinctes dont deux qui
vont ecirctre traduites en images
-Une image en eacutelectrons secondaires (SE) qui naicirct dune interaction entre les eacutelectrons du
faisceau et les eacutelectrons des couches eacutelectroniques de latome et qui nous donnera une
information topographique de leacutechantillon
- Une image en eacutelectrons reacutetrodiffuseacutes (BSE) qui reacutesulte de linteraction entre les eacutelectrons du
faisceau le noyau et le nuage eacutelectronique de latome et qui permettra de creacuteer une image par
contraste chimique
- Une troisiegraveme information que lon obtient est une analyse eacuteleacutementaire le microscope
eacutelectronique agrave balayage eacutetant coupleacute agrave un deacutetecteur de rayons X agrave dispersion deacutenergie
Le principe de lrsquoanalyse par Diffraction Rayon X (DRX)
La diffraction des rayons X est une technique danalyse fondeacutee comme son nom lrsquoindique sur la
diffraction des rayons X sur la matiegravere La diffraction des rayons X est un pheacutenomegravene
dinterfeacuterence constructive qui se produit quand un faisceau de rayons X (onde
eacutelectromagneacutetique) peacutenegravetre dans un cristal (empilement peacuteriodique datomes) Il peut donc
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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apparaitre quand on place un monocristal un poly-cristal ou une poudre devant une source de
rayons X Lemplacement des faisceaux diffracteacutes nous informe sur la peacuteriodiciteacute du (des) cristal
tandis que lintensiteacute de ces faisceaux nous informe sur la nature et la position des atomes
contenus dans le cristal La position des intensiteacutes diffracteacutees nous renseignera sur la taille de la
maille tandis que lintensiteacute nous permettra de calculer la position des atomes dans la maille
ainsi que leur nature Les proprieacuteteacutes chimiques ou physiques dun mateacuteriau deacutependent de la
position et la nature des atomes du cristal
Les caracteacuteristiques du diffractomegravetre des eacutechantillons de la poudre de lateacuterite analyseacutee sur un
diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 eacutequipeacute drsquoun monochromateur avant et drsquoun deacutetecteur Lynx-
Eye sont rassembleacutees dans le tableau et figures ci-dessous
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Position initiale [deg2Th] 10 0050
Position finale [deg2Th] 99 9910
Taille [deg2Th] 00110
Temps drsquoeacutetape de balayage [s] 1170
Fente de divergence Fixed
Fente de divergence [mm] 2
Tempeacuterature de mesure [degC] 21
Mateacuteriel drsquoanode Cu
K Alpha 1 [Aring] 154060
Geacuteneacuterateur 40 mA 40 kV
Monochromateur de rayon incident Oui
Rotation Non
Ouverture de deacutetecteur [deg] 35
Deacutetecteur de discrimination LL [V] 017
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Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri
Les diffeacuterentes phases des eacutechantillons de lateacuterites par lrsquoanalyse en diffraction RX sont
reacutecapituleacutees sur ce tableau
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
Phase Koubri Dano
-massique -massique
Phase majoritaire Kaolinite 333 36
Quartz 326 161
Deuxiegraveme sous-ensemble de phase Goethite FeO(OH) 211 352
Heacutematite Fe2O3 73 63
Ferrite
(fer-alpha)
3 32
Phase anatase TiO2 27
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II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE
1- Preacuteparation de la solution du bleu de meacutethylegravene
La solution megravere du BM de concentration 1 g L-1
a eacuteteacute preacutepareacutee en mettant les cristaux dans un
litre drsquoeau distilleacutee Les solutions standard pour lrsquoeacutetablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage ont
eacuteteacute obtenues par des dilutions successives jusqursquoaux concentrations deacutesireacutees
Le suivi de lrsquoeacutevolution de la concentration du BM au cours du temps est fait par
spectrophotomeacutetrie UVVisible
2- Principe de la spectrophotomeacutetrie UVVisible
La spectrophotomeacutetrie est une technique analytique quantitative qui consiste agrave mesurer
lrsquoabsorbance ou la densiteacute optique drsquoune substance chimique donneacutee en solution La meacutethode
repose sur la loi de Beer-Lambert qui eacutenonce
Lorsqursquoune substance absorbe de la lumiegravere dans le domaine de lrsquoultra-violet et du
visible lrsquoeacutenergie absorbeacutee provoque des perturbations dans la structure eacutelectronique des
atomes ions ou moleacutecules Un ou plusieurs eacutelectrons utilisent cette eacutenergie pour sauter
drsquoun niveau de basse eacutenergie agrave un niveau de plus haute eacutenergie Ces transitions
eacutelectroniques se font dans le domaine de 350 agrave 800nm pour le visible et entre 200 agrave 350
nm pour lrsquoultra-violet
Un milieu homogegravene traverseacute par la lumiegravere absorbe une partie de celle-ci les
diffeacuterentes radiations constituant le faisceau incident sont diffeacuteremment absorbeacutees
suivant leur longueur drsquoonde et les radiations transmisses sont alors caracteacuteristiques du
milieu
Soit un rayon lumineux monochromatique de longueur drsquoonde λ traversant un milieu
homogegravene drsquoeacutepaisseur l Le taux de deacutecroissance de lrsquointensiteacute lumineuse en fonction de
lrsquoeacutepaisseur du milieu absorbant est donneacute par la loi de Lambert
A= log (
) (Eq4)
Avec
I0 intensiteacute initiale de la lumiegravere traverseacutee
I intensiteacute de la lumiegravere transmise
A absorbance
La spectrophotomeacutetrie UVVisible permet de suivre la deacutecoloration des solutions gracircce aux
absorbances qui eacutevoluent en fonction du temps de traitement Elle permet eacutegalement de suivre
lrsquoeacutevolution des ions gracircce agrave leurs diffeacuterents dosages
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3- Caracteacuterisation par spectrophotomeacutetrie UVVisible des solutions du BM
a- Deacutetermination des longueurs drsquoondes drsquoabsorption maximale
Le spectre drsquoabsorbance du BM a eacuteteacute balayeacute entre 200 et 800 nm afin de suivre quantitativement
sa concentration Les pics de notre colorant sont obtenus agrave 661nm et 291nm (fig 8) Les
diffeacuterentes absorbances ont eacuteteacute deacutetermineacutees et une courbe deacutetalonnage a eacuteteacute traceacutee en utilisant
des solutions standard variant de 0 agrave 8 mg L-1
pour les deux longueurs drsquoondes
Figure 8 Spectre du Bleu de meacutethylegravene
b- Etablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage du BM
La concentration [Fx] des solutions eacutetalon varie de 1 agrave 8 mg L-1
Les volumes agrave preacutelever sont
calculeacutes en appliquant lrsquoeacutequation suivante
(Eq5)
Avec [Fx] - Concentration de lrsquoeacutetalon
Vx - Volume drsquoeacutetalon agrave preacuteparer
[M] - Concentration de la solution megravere
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene
Solution Zero 1 2 3 4 5
Concentration [mgL-1] 0 2 3 4 6 8
Volume neacutecessaire [mL] 0 02 03 04 06 08
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Pour tracer la courbe drsquoeacutetalonnage nous avons introduit les diffeacuterents volumes dans des fioles de
100 mL ensuite nous avons compleacuteteacute agrave lrsquoeau distilleacutee jusqursquoau trait de jauge On a mis la
spectrophotomeacutetrie en marche et proceacutedeacute agrave la lecture du blanc puis successivement des solutions
eacutetalons
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm)
Solution 0 1 2 3 4 5
Con (mg L-1
) 0 2 3 4 6 8
Absorbance (nm) pour λ = 661 0 085 13 18 23 3
Absorbance (nm) pour λ = 291 0 04 06 09 12 17
Figure 9 Courbe deacutetalonnage (λmax = 661 nm et λmax = 291 nm) variation de labsorbance en
fonction de la concentration du BM
4- Preacuteparation des solutions de fer
a- Solution de fer industriel
Le reacuteactif utiliseacute est le sulfate ferreux ou sulfate de fer (II) drsquoune poudre blanchacirctre agrave lrsquoeacutetat
anhydre dont la formule est FeSO4 7H2O Pour la preacuteparation du Fe2+
de concentration 3 g L-1
nous avons verseacute 3 g du sulfate ferreux anhydre dans une fiole de 1 L contenant 500 mL drsquoeau
milli-Q puis ajouter une (1) goutte drsquoacide sulfurique (H2SO4) concentreacute agrave 98 dans la fiole et
laisser agiter pendant 30 secondes Apregraves compleacuteter jusqursquoau trait de jauge et placer sous
agitation durant 1 h jusqursquoagrave lrsquoobtention drsquoune solution de couleur rouge brique
b- Solution de fer de la lateacuterite
Pour la deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite les solutions de la lateacuterite
ont eacuteteacute preacutepareacutees de la maniegravere suivante
Pour le lit de lateacuterite nous avons preacuteleveacute
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
Compleacuteter drsquoeau milli-Q (eau ultra pure) jusqursquoau trait de jauge
y = 03938x
Rsup2 = 09869
0
05
1
15
2
25
3
35
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
661nm
y = 02094x
Rsup2 = 09972
0
02
04
06
08
1
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
291 nm
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Ajuster par la suite le pH de la solution agrave 3 avec lrsquoacide sulfurique (concentreacute agrave
95-97)
Figure 8 Lit de lateacuterite
Pour la lateacuterite attaqueacute par de lrsquoacide concentreacute pour lrsquoextraction du Fer
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
30 m L drsquoacide (HClHNO3H2SO4)
Ajouter avec prudence 20 mL drsquoeau milli-Q pour avoir 50 mL de solution
Preacutelever le surnageant pour le traitement du bleu de meacutethylegravene
Figure 9 Attaque acide de la lateacuterite
5- Preacuteparation des meacutelanges colorant- reacuteactif de Fenton
Lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM srsquoest faite par trois diffeacuterentes eacutetapes
Une solution du BM est soumise agrave un traitement par proceacutedeacute Fenton en utilisant du H2O2
et le fer industriel (Fe2+
) ajustement du pH agrave 3 (Fig12)
Figure 10 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel
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Pour la deacutegradation du BM en utilisant la lateacuterite deux eacutetapes ont eacuteteacute imageacutes lrsquoune par
un lit de lateacuterite et lrsquoautre par la lateacuterite attaqueacutee par trois types drsquoacides (Fig13)
Figure 11 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite
6- Etude cineacutetique de la deacutecoloration du BM
Nous avons deacutetermineacute la cineacutetique de deacutecoloration agrave partir des valeurs des absorbances trouveacutees
agrave 661nm La deacutetermination de la constante de vitesse kapp permet de donner un ordre de
grandeur de la vitesse Expeacuterimentalement on peut montrer que la vitesse de reacuteaction bilan du
BM srsquoeacutecrit de la maniegravere suivante
Bleu de meacutethylegravene + OHbull rarr sous-produit du bleu de meacutethylegravene (Eq6)
Pour la cineacutetique drsquoordre 1
V = -
= kapp (Eq7) reacuteaction de pseudo ordre un laquo1 raquo
Avec
V vitesse de deacutegradation catalytique (mg L-1
h-1
)
kapp constante apparente de deacutegradation (min ou h-1
)
[BM] concentration du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
t temps de reacuteaction (h)
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
Ln (
) = kapp t (Eq8)
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Figure 12 Reacuteaction de pseudo ordre 1
Pour la cineacutetique drsquoordre 2
V = -
= kapp (Eq9) reacuteaction de pseudo ordre un laquo2 raquo
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
int
= - int
(Eq10)
(Eq11)
Figure 13 Reacuteaction de pseudo ordre 2
Pour le calcul des rendements ou taux drsquoabattement (τ) agrave lrsquoissu des eacutetudes cineacutetiques de
deacutegradation du BM nous avons utiliseacute cette formule ci-dessous
τ =
(Eq12)
Rsup2 = 09863
-070
-060
-050
-040
-030
-020
-010
000
0 2 4 6 8
ln (C
Co)
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 1
Rsup2 = 09499
0
0005
001
0015
002
0025
003
0 2 4 6 8
1C
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 2
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CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS
I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL
Tous les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave tempeacuterature ambiante (25degC) Les concentrations du bleu de
meacutethylegravene choisies pour lrsquoexpeacuterience sont 10 et 40 mg L-1
1- Effet de pH du milieu
Etant donneacute que le proceacutedeacute Fenton est baseacute sur lrsquoeffet catalytique du Fer et plus preacuteciseacutement
du Fe2+
il nous est paru neacutecessaire de commencer lrsquoeacutetude par la deacutetermination du pH
optimale pour le proceacutedeacute Lrsquoajustement du pH du milieu srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoune solution
drsquoacide sulfurique Ce choix est justifieacute par lrsquoexistence deacutejagrave au sein de la solution des ions
2-
suite agrave lrsquoaddition du Fe2+
sous la forme de FeSO4 7H2O
Les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes avec une concentration en BM de 20 mg L-1
un rapport R = 15
correspondant agrave des concentrations de 6 et 040 mg L-1
en H2O2 et Fe2+
respectivement et
pour des valeurs de pH variant entre 3 et 5 Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacute sur figure 16
Figure 14 Effet du pH
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t = 20
min)
pH Rendement ()
3 96
35 5245
4 6156
5 5509
000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 5 10 15 20
[BM
] m
gL
ˉˡ
temps de deacutegradation (mn)
pH = 3
pH = 35
pH = 4
pH = 5
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Drsquoapregraves le tableau preacutecegravedent nous observons que le pH favorable pour la deacutegradation du BM
par le proceacutedeacute Fenton est pH = 3 avec un taux de deacutegradation de 96 au bout de 20 min
De nombreux travaux sur les proceacutedeacutes Fenton ont montreacute que le pH 3 semble ecirctre la meilleure
valeur pour une deacutegradation optimale des polluants organique ((Tang and Huang 1996 Kuo
and Lo 1999) Pour la suite du travail nous adopterons deacutesormais cette valeur de pH
2- Effet de la concentration en BM
Nous avons traiteacute agrave un pH = 3 et agrave 25degC deux solutions du BM de concentration diffeacuterentes
(10 mg L-1
et 40 mg L-1
) en fixant les concentrations de Fe2+
agrave 134 mg L-1
et celle du H2O2 agrave
6 mg L-1
(figure 17)
Figure 15Effet de la concentration du BM
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM
[BM] mg L-1
Rendement () Temps de
deacutecoloration (min)
10 9738 8
40 9565 14
Nous avons constateacute que la concentration du BM de concentration 10 mg L-1
srsquoest deacutegradeacutee
rapidement et complegravetement avec un temps de deacutecoloration (td) de 8 min tandis que celle de
40 mg L-1
est plus lente avec un td de 14 min Donc plus la solution est concentreacutee plus le
temps de deacutegradation est important
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La cineacutetique de deacutecoloration du colorant BM de concentrations respectives de 10 et
40 mg L-1
obeacuteit agrave la loi cineacutetique de pseudo premier
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM
Solution kapp
BM = 10 mg L-1
028
BM = 40 mg L-1
010
La deacutetermination de la constante apparente de vitesse montre eacutegalement que cette derniegravere
varie en fonction de la concentration en BM En effet la valeur de kapp est deux fois plus
supeacuterieure pour une concentration en BM de 10 mg L-1
que pour celle de 40 mg L-1
3- Etude spectrophotomeacutetrique UVVisible du bleu de meacutethylegravene
Figure 16 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel
Une solution du bleu de meacutethylegravene de concentration 40 mg L-1
est soumise agrave un traitement par
proceacutedeacute Fenton en utilisant 6 mg L-1
de H2O2 et le fer industriel agrave une concentration de 134
mg L-1
Des preacutelegravevements ont eacuteteacute effectueacutes agrave des intervalles reacuteguliers de temps afin de suivre
lrsquoeacutevolution de la deacutegradation par Spectrophotomeacutetrie Lrsquoanalyse spectromeacutetrique des
eacutechantillons est effectueacutee par un balayage du spectre UV-Visible entre 200 et 800 nm (figure
18)
Nous remarquons que plus le temps de traitement est important plus le pic drsquoabsorbance dans
le visible agrave 661 diminue drsquointensiteacute pour srsquoannuler complegravetement agrave partir du 30 min Par
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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contre le pic dans le domaine UV agrave 291 il diminue certes drsquointensiteacute mais ne srsquoannule pas
mecircme apregraves 45 min de traitement
Ce reacutesultat nous permet de conclure que le proceacutedeacute Fenton permet une deacutegradation partielle
de la moleacutecule du BM au bout de notre temps de reacuteaction Drsquoapregraves Cao et al (1999) les pics
appartenant aux domaine drsquoUV entre 200 et 260 sont relatives au cycle benzegravene mono ou
poly substitueacute Ceci revient agrave dire que la deacutegradation du BM passe par deux eacutetapes
Deacutegradation du groupement fonctionnel de la moleacutecule du BM (λ = 661 nm) crsquoest agrave
dire que la rupture de lrsquoheacuteteacuterocycle central entraine la perte des conjugaisons des deux
lateacuteraux ce qui explique la deacutecoloration plus ou moins rapide de la solution
La deacutegradation des cycles benzegravene persistant en solution est beaucoup plus lente
puisque lrsquointensiteacute de ce pic (λ = 291 nm) diminue mais ne srsquoannule pas alors que la
solution est claire On peut dire eacutegalement que cette deacutegradation des cycles benzegravene
persistants est due au temps de reacuteaction trop court
4- Effet de la concentration du H2O2
a) En Absence de Fer
En utilisant deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
nous
avons varieacute les concentrations du H2O2 de 1 agrave 6 mg L-1
en absence du fer agrave un pH = 3 et agrave
tempeacuterature ambiante Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacutes sur la figure ci-dessous
Figure 19 Deacutegradation du BM par H2O2 seul
Quel que soit la concentration du BM 10 mg L-1
ou 40 mg L-1
lrsquoeffet du H2O2 sur la
deacutegradation du colorant est pratiquement nulle En effet apregraves un temps arbitraire de 20 min
de traitement on remarque un taux drsquoabattement de 17 pour la concentration en BM de 10
mg L-1
alors qursquoil est nul pour une concentration initiale de 40 mg L-1
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Il est donc clair que le pouvoir oxydant du H2O2 nrsquoest pas assez suffisant pour pouvoir
deacutegrader le BM En effet le H2O2 agrave un pouvoir oxydant de Edeg = 176 VENH par contre
celui drsquoOHbull est de 28 VENH
La mecircme conclusion a eacuteteacute observeacute par Naima (2008) sur lrsquoutilisation du H2O2 seul dans le
traitement des huiles drsquoolive (margines) Le reacutesultat a donneacute que le H2O2 seul pour des valeurs
de concentrations 3 et 20 g L-1
ne peut eacuteliminer totalement la margine de lrsquoeffluents drsquohuilerie
drsquoolive de concentration initiale de 1 g L-1
la moyenne de taux drsquoabattement obtenue ne
deacutepasse pas la valeur de 32 Yameogo (2013) a remarqueacute eacutegalement que lrsquoutilisation du
H2O2 seul nrsquoa eu aucune influence sur la deacutegradation de lrsquoamarante par proceacutedeacute photo-fenton
et heacuteteacuterogegravene avec charbon actif la concentration nrsquoa pas varieacute tout au long du traitement
b) En preacutesence du Fer
Lrsquoefficaciteacute du traitement est donc tributaire de lrsquoexistence de deux entiteacutes H2O2 et Fe2+
En
effet Bach et al (2010) ont utiliseacute le Fe2+
pour traiter lrsquoeau industrielle ils ont trouveacute que le
fer a permis de mineacuteraliser 95 drsquoeacutethylegravene-glycol et 85 de pheacutenol dans une eau industrielle
par proceacutedeacute Fenton Marciel et al (2004) ont remarqueacute que lrsquoapport de sulfate ferreux a
ameacutelioreacute la reacuteduction du COT de 45 agrave 55 lors drsquoune eacutetude drsquooxydation drsquoune solution
pheacutenolique par le proceacutedeacute photo-fenton
Pour la suite Nous avons maintenu la mecircme variation des concentrations en H2O2 (de 1 agrave 6
mg L-1
) mais en additionnant le fer industriel (sulfate ferreux) avec une concentration de 134
mg L-1
pour deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
agrave
tempeacuterature ambiante et agrave un pH eacutegale agrave 3 Ceci revient qursquoen solution le rapport R =
varie de 075 15 25 5 (Figure 20)
Figure 17 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Quel que soit la concentration initiale en BM ou en H2O2 lrsquoaddition du fer a entraineacute
lrsquoapparition de la deacutegradation graduelle de la coloration
Plus la concentration en H2O2 est importante plus la vitesse de deacutegradation augmente
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
[BM] mg L-1
10 40
Variation de H2O2 Rendement () Rendement ()
1 6730 5508
2 8522 7029
3 9769 9632
6 9954 9860
La figure 20 montre que taux de deacutecoloration en preacutesence du catalyseur devient plus
important avec lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 Il passe apregraves 60 min de
traitement de 6730 pour une concentration en H2O2 de 1 mg L-1
agrave 9954 pour celle de 6
mg L-1
Ceci est parfaitement preacutevisible puisque lrsquoexistence de lrsquoHydroxyde radicalaire principale
responsable de la deacutegradation est tributaire de la concentration initial en H2O2 (Eq2 sect 11)
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence de
la variation du H2O2
[BM] = 10 mg L-1
[BM] = 40 mg L-1
Ordre de la
reacuteaction k k
075 00036 00005 Ordre 2
15 00092 00007
25 0067 0065 Ordre 1
5 02879 0103
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Nous remarquons que lorsque la concentration en H2O2 augmente lrsquoordre partiel de la reacuteaction
change En effet pour des concentrations en H2O2 lt 3 mg L-1
la reacuteaction de deacutegradation est de
lrsquoordre 2 alors que pour des concentrations plus eacuteleveacutees elle est drsquoordre 1
Nadjette (2009) a montreacute que la deacutegradation du Meacutethyle Orange en preacutesence de dioxyde de
titane (TiO2) suit une cineacutetique drsquoordre 1 Redha (2011) a trouveacute eacutegalement lrsquoordre partiel de
la reacuteaction est eacutegal agrave 1 lors de son eacutetude sur le traitement du Rouge drsquoalizarine S et lrsquoOrange
G par proceacutedeacute drsquooxydation avanceacutee (POA)
Bennani et al (2010) ont eacutelimineacute le bleu de meacutethylegravene en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi
(Maroc) Les reacutesultats ont montreacute que le pseudo-second ordre peut deacutecrire le comportement
cineacutetique de lrsquoadsorption du bleu de meacutethylegravene sur lrsquoargile brute et celle purifieacutee Des reacutesultats
similaires ont eacuteteacute observeacutes Gurses et al (2006) et Tsai et al (2007)
Les valeurs de kapp obtenus pour une solution de concentration initiale en BM de 10 mg L-1
sont supeacuterieures agrave celles obtenues pour la solution de 40 mg L-1
et ce lagrave quel que soit lrsquoordre
de la reacuteaction ou la concentration en H2O2 en solution Ces valeurs augmentent avec
lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 et passe de 36 10-3
agrave 02879 et de 05 10-3
agrave 0103
pour une les solutions en BM de 10 et 40 mg L-1
respectivement
5- Effet de la concentration en fer
Pour la suite nous eacutetudierons lrsquoeffet de la concentration en Fer sur lrsquoefficaciteacute du traitement
du BM pour deux solutions de concentration 10 et 40 mg L-1
en BM Les essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes en maintenant constante la concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
et en faisant varieacute la
concentration en Fe2+
de 02 agrave 134 mg L-1
correspondant agrave une variation du rapport R =
de 5 agrave 30
Figure 18 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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En absence de fer aucune baisse dans la concentration en BM nrsquoest observeacutee Pourtant degraves
lrsquoajout drsquoune faible concentration (02 mg L-1
) entraine une diminution progressive de la
couleur au cours du temps Il est eacutegalement observeacute que quel que soit la concentration initiale
en BM le temps de deacutegradation (td) du colorant est inversement proportionnel agrave la
concentration en Fe2+
en solution En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
td
passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 alors que pour une concentration
de 40 mg L-1
il passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig22)
Figure 19 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer industriel
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction du rapport R
[BM] = 10 mg L
-1 [BM] = 40 mg L
-1
kapp kapp
OR
DR
E
1
par
rapport
agrave B
M 30 00027 00125
15 00061 00321
10 0026 00496
5 02879 0103
Nous remarquons que lrsquoeffet de lrsquoaugmentation de la concentration en Fe2+
en solution sur la
cineacutetique de deacutegradation du BM est beaucoup plus important pour des faibles concentrations
(10 mg L-1
) que pour les fortes concentrations (40 mg L-1
) En effet pour une variation de R de
30 agrave 10 kapp eacutevolue de 27 10-4
min agrave 26 10-2
min soit un facteur 100 pour une concentration
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en BM de 10 mg L-1
alors qursquoelle eacutevolue de 00125 agrave 005 soit un facteur 4 pour une
concentration en BM de 40 mg L-1
Drsquoapregraves ces reacutesultats on peut conclure drsquoune faccedilon geacuteneacuterale que la preacutesence drsquoune forte
concentration du catalyseur favorise la formation des radicaux OHbull principaux responsable de
la deacutegradation du BM Pourtant il a eacuteteacute montreacute dans plusieurs eacutetudes (Brillas et al 2004
Diagne 2006 Oturan et al 1999) que le Fe2+
ajouteacute agrave forte dose entraine une perte du
rendement du proceacutedeacute puisque le Fe2+
en plus de son rocircle de catalyseur peut jouer un rocircle de
destructeur crsquoest-agrave-dire qursquoil piegravege les OHbull produits
Lrsquoeacutelimination des polluants reacutefractaires est donc tributaire de la preacutesence des ions meacutetallique
sauf qursquoil neacutecessite un apport important en Fe2+
ce qui entraine un coucirct (Bouafia 2010)
Crsquoest pour cette raison que nous avons opteacute pour lrsquoutilisation de la lateacuterite en faisant une
attaque acide afin drsquoextraire le fer pour traiter le BM
II- UTILISATION DE LATERITE
Les eacutechantillons de la lateacuterite choisie se preacutesentent tous sous forme de poudres de couleur
ocre Lrsquoapplication drsquoun proceacutedeacute qui neacutecessite des quantiteacutes preacutecis de fer est un peu difficile
pour un pays dont le taux drsquoalphabeacutetisation est seulement de 218 et un seuil de pauvreteacute
(PIB par habitant est eacutegal agrave 1500 $) En effet lrsquoajout drsquoune forte concentration du catalyseur
dans la solution agrave traiter peut diminuer lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute Fenton Lrsquoanalyse DRX a
montreacute que la lateacuterite existante au Burkina-Faso est riche en fer En effet pour la reacutegion de
Dano le pourcentage en fer atteint 44 en masse alors que pour Koubri il est de 31
La premiegravere question auquel on srsquoeacutetait poseacute est si le fer eacutetait facilement ex tractable ou bien il
neacutecessite une mineacuteralisation preacutealable
1- Effet des lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
La figure ci-dessous montre lrsquoallure de lrsquoeffet de lit de lateacuterite de Dano drsquoune part et celui de
Koubri drsquoautre avec ajustement de pH dans une solution du BM de concentration 40 mg L-1
en maintenant ma concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
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Figure 20 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
Nous observons que la solution du BM en contact avec le lit de Dano se deacutegrade plus vite que
celle en contact avec le lit de lateacuterite de Koubri Cela est ducirc au fait que la lateacuterite de Dano
libegravere plus facilement sa phase ferrique par rapport agrave celle de Koubri
2- Effet de lrsquoacide sur la lateacuterite (Dano et Koubri)
Dans ce cadre nous avons compareacute lrsquoeffet drsquoun lit de lateacuterite (ajustement du pH) et une lateacuterite
attaqueacutee avec du H2SO4 sur une solution du BM agrave 40 mg L-1
La concentration en H2O2 eacutetant
maintenue agrave 6 mg L-1
(figure 24)
Figure 21 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri
La figure 24 montre que la quantiteacute de colorant deacutegradeacutee deacutecroit plus rapidement dans le cas
de lrsquoattaque acide Ce comportement est ducirc qursquoelle libegravere plus de Fe2+
en solution Le Fe2+
en
contact avec le H2O2 forme les radicaux hydroxyles (OHbull) pour le traitement des polluants
organiques par le proceacutedeacute Fenton
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
[BM] mg
L-1
Dano Koubri
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Rendement
()
4394 9991 364 9685
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Le taux drsquoabattement du BM par lrsquoattaque acide sur la lateacuterite de Dano est de 9991 apregraves
un temps de manipulation de 5 heures alors que celui du lit de lateacuterite (ajustement du pH) est
de 4394 pour le mecircme intervalle de temps
Cette diffeacuterence de rendement entre les lits de deux lateacuterites (Dano 4394 et Koubri
364) est due que la lateacuterite de Dano libegravere plus facilement sa phase ferrique que celle de
Koubri Etant donneacute que les phases ferriques sont les mecircmes pour les deux lateacuterites on
pourrait conclure que la diffeacuterence provient aussi du fait que la lateacuterite de Dano est beaucoup
plus riche en fer Ce qui facilite son extraction et que pour Koubri la phase Anastase en TiO2
pourrait gecircner son extraction
3- Effet de trois types drsquoacides sur la deacutegradation du BM (lateacuterite de Dano et
Koubri)
Nous avons compareacute lrsquoefficaciteacute de 3 acides (sulfurique laquoH2SO4raquo chlorhydrique laquoHCl raquo et
nitrique laquoHNO3raquo) pour lrsquoextraction du fer des lateacuterites La concentration de la solution du
BM utiliseacutee est de 40 mg L-1
la concentration en H2O2 est toujours maintenue agrave 6 mg L-1
Figure 22 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri
La figure 25 montre que la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est la plus efficace pour la
deacutecoloration de la solution En effet Pour la lateacuterite de Dano le td est de 40 mn pour le H2SO4
et drsquoune heure (1h) et 1h30 pour le HNO3 et le HCl respectivement Pour celle de Koubri le
td de la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est drsquoune heure (1h) tandis que pour des deux autres
acides HCl et HNO3 les td sont respectivement de deux (2h) et quatre heure (4h)
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri
[BM] mg L-1
Dano Koubri
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Rendement () 9991 9890 9797 9685 9593 9223
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On peut deacuteduire que lrsquoefficaciteacute de lrsquoattaque acide par le H2SO4 utiliseacute pour extraire le fer de
la lateacuterite est due au caractegravere diacide (H2SO4)
4- Etude cineacutetique de deacutecoloration par lrsquoattaque acide (Dano et Koubri)
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig26)
Figure 23 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer extrait de la lateacuterite
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction des attaques acides (Dano et Koubri)
Attaque acide Dano Koubri
kapp
OR
DR
E 1 par
rapport
agrave B
M
HCl 00127 00094
HNO3 00131 00096
H2SO4 00142 00194
Nous remarquons que lrsquoutilisation de la lateacuterite de Dano ne change pas lrsquoordre apparent de la
vitesse de deacutegradation qui reste eacutegale 1 La valeur de kapp varie de 127 10-2
min-1
pour HCl et
142 10-2
min pour H2SO4 ce qui confirme bien le reacutesultat obtenu pour la figure 19
Pour la lateacuterite de Koubri la valeur de kapp varie de 910-3
min-1
pour HCl et 194 10-2
min-1
pour H2SO4
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5- Etude comparative entre le traitement du BM en utilisant le rapport R et le fer
de la lateacuterite (Dano et Koubri)
Sur la figure 27 nous avons superposeacute les reacutesultats obtenus pour la deacutegradation drsquoune solution
de 40 mg L-1
du BM en preacutesence de 6 mg L-1
de H2O2 avec lrsquoajout de Fer extrait de la lateacuterite
de Dano et Koubri drsquoune part et le fer industriel drsquoautre part
Figure 24 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel
Il est montreacute que le taux de deacutegradation obtenu est perceptiblement le mecircme seule reste un
handicap le temps de traitement 20 min pour le fer industriel 40 min pour le fer extrait de la
lateacuterite de Dano et 1h pour celui de Koubri
Le traitement par la lateacuterite de Dano est efficace et preacutesente donc un avantage certains
puisqursquoil permet de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du BM par rapport agrave celui par la lateacuterite de
Koubri qui deacutegrade seulement que 9796
Beaucoup drsquoeacutetudes ont eacuteteacute faites sur lrsquoeacutelimination du bleu de meacutethylegravene En utilisant le
charbon actif commercial CECA40 de granulomeacutetrie infeacuterieure agrave 125 μm Houas et al (1999)
ont eacutelimineacute 93 du BM dans lrsquoeau pour un temps de contact de 5heures Kumar and
Tamilarasan (2013) ont utiliseacute 01g de charbon actif agrave base des graines drsquoacacia pour eacuteliminer
9312 de BM Bennani et al (2010) ont eacutetudieacute lrsquoadsorption BM sur lrsquoargile brute et
purifieacutee Ils ont montreacute que le processus drsquoadsorption est tregraves rapide et que 95 de la quantiteacute
adsorbeacutee est atteinte pendant les dix premiegraveres minutes Talidi (2006) a utiliseacute la pyrophyllite
(argile) il a montreacute que lrsquoadsorption du BM est de lrsquoordre de 7845 6658 et 5471
respectivement pour les concentrations initiales de 75 225 et 374ppm Sassi and Bennour
(2011) ont utiliseacute le traitement biologique par Biosorption du BM par Pseudomonas
Aeruginosa isoleacute agrave partir drsquoune boue de laiterie a montreacute un taux drsquoeacutelimination du BM variant
de 45 agrave 55 aux valeurs de pH = 7 et 8
Nous pouvons dire que le traitement par la lateacuterite a permis de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du
BM par rapport aux eacutetudes faites en utilisant drsquoautres mateacuteriaux et que la lateacuterite recouvre
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 100 200 300
[BM
] mg
Lˉˡ
temps de traitement (mn)
Attaque acide
(Dano)
Attaque acide
(Koubri)
Fer industriel
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33 du continent mondial ce qui pourrait rendre son utilisation moins chegravere par rapport aux
autres traitements (Fer industriel Charbon actifhellip) puis qursquoon nrsquoa pas fait une eacutetude
eacuteconomique pour voir son cout
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CONCLUSION
Ce travail qui a porteacute sur la deacutegradation du colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute
Fenton en comparant les performances obtenues entre lrsquoutilisation du fer industriel (Fenton
classique) et le fer extrait de la lateacuterite ont montreacute que
Pour lrsquoutilisation du fer industriel la deacutegradation du BM est obtenue agrave une valeur de 3 pour
une variation du rapport des concentrations R de 15 agrave 5 et que lrsquoutilisation du peroxyde (H2O2)
seul ne peut pas deacutegrader le BM car son pouvoir oxydant nrsquoest pas assez suffisant pour
pouvoir deacutegrader le colorant Lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute est donc intimement lieacutee agrave lrsquoexistence de
deux reacuteactifs En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
le temps de deacutecoloration
(td) passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 et pour celle de 40 mg L-1
il
passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R Le traitement du BM par proceacutedeacute
fenton est donc tributaire de lrsquoutilisation de Fe2+
Afin de minimiser le coucirct du traitement et surtout voir lrsquoefficaciteacute du traitement en utilisant la
lateacuterite nous avons essayeacute de remplacer le fer industriel par le fer extrait de la lateacuterite
provenant de deux reacutegions du Burkina-Faso Dano et Koubri
Les reacutesultats obtenus par lrsquoutilisation du fer de la lateacuterite sont inteacuteressants pour des eacutetudes sur
drsquoautres colorants En effet le lit de lateacuterite avec ajustement du pH a permis une deacutegradation du
colorant de 44 pour un temps de traitement de 5h tandis que le traitement par lrsquoattaque acide
lui a deacutegradeacute le BM de pregraves que 100 En effet les taux drsquoabattements pour lrsquoattaque acide de
la lateacuterite de Dano et de Koubri sont respectivement de 99 au bout de 40 min et de 97 pour
une manipulation drsquoenviron 1 h
Cette eacutetude sur la deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en utilisation le fer de la lateacuterite
nous a permis de montrer qursquoil est possible de simplifier de point de vue utilisation et coucirct le
proceacutedeacute Fenton pour les colorants syntheacutetiques drsquoeffluents industriel
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PERSPECTIVES
En perspectives il serait inteacuteressant
De faire une eacutetude approfondi pour voir le cout du traitement du proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite
Essayer de traiter drsquoautres familles de colorants en utilisant la lateacuterite attaqueacutee par
lrsquoacide pour voir lrsquoefficaciteacute du systegraveme
Appliquer le traitement sur des effluents textiles reacuteels
Imaginer un systegraveme de traitement agrave grand eacutechelle
Essayer le traitement sur drsquoautres polluants reacutecalcitrant PCB pheacutenol pesticides
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REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE
Adnosinda M Martins M Nelson LJD Queiroz M (2003) Comparative studies of
fungal degradation of single or mixed bioaccessible reactive azo dyes Chemosphere
Vol 52 Page 973
Anselme C Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New-York Mc Graw
Hill Mallevialle Page 1087
Bach A Zach-Maor A Semiat R (2010) Characterization of iron oxide nanocatalyst in
mineralization processes Elsevier pp 6 Page 6
Barbeni M Minero C Pelizzetti E (1987) Chemical degradation of chlorophenols with
Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 16 Page 2237
Barclay S Buckley C (2000) Waste minimization guide for the textile industry University
of Durban South Africa Water Research Commission 1 Page 8
Barka N (2008) Lrsquoeacutelimination des colorants de synthegravese par adsorption sur un phosphate
naturel et par degradation photo catalytique sur TiO2 supporte (Thegravese doctorat Ndeg65)
Universiteacute Ibn Zohr UFR Physico-chimie des Mateacuteriaux agrave Caractegraveres Appliqueacutes Page
149
Benitez FJ Acero JL Real FJ (2001) The role of hydroxyl radical for the decomposition
of p-hydroxyl phenylacateic acid in aqueous solution Wat Res Vol 35 5 Page1343
Bennani Karim A Mounir B Hachkar M Bakasse M Yaacoubi A (2010) Elimination
du colorant basique ldquoBleu de meacutethylegravenerdquo en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi Erudit
_Journal of Water Science Vol 23 ndeg4 Page 388
Bouafia S (2010) Deacutegradation des colorants textiles par procegravedes drsquooxydation avanceacutee baseacutee
sur la reacuteaction de Fenton (Thegravese doctorat) Paris-Est et Saad Dahlab Paris Page160
Brillas E Boye B Sires I Garrido J Rodriguez R Arias C Cabot P-L (2004)
Electrochemical destruction of chlorophenoxy herbicides by anodic oxidation and
electro-fenton using a boron-bored diamond Electrochim Acta Vol49 Page 4496
Calobro V Pantano G Kang R Molinari R Drioli E (1990) Experimentation study on
integrated membrane processes in treatment of solution simulating textile effluents
Energy and analysis Vol 78 ndeg 2 Page 277
Cao J Wei L Huang Q Han S (1999) Reducing degradation of azo bye zero-valent iron
in aqueous solution Chemosphere Vol38 Page 571
De Heredia JB Torregrosa J Dominguez JR Peres JA (2001) Kinetic model for
phenolic compound oxidation by Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 45 Page90
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 41 -
Derradji C (2012) Traitement des eaux industrielles degradation des colorants azoiumlques par
un procegravede inteacutegreacute couplant un procegravede drsquooxydation avanceacutee et un traitement biologique
(Thegravese doctorat) Universiteacute Ferhat Abbas Page187
Diagne M (2006) Etude de degradation par oxydation avanceacutee eacutelectrochimique et
photochimique de pesticides organophosphoreacutes application a la degradation du
parathion meacutethyle et de lrsquoacephate en milieu aqueux (Thegravese doctorat) Universiteacute de
Marne-La valleacutee Page200
Ghosh D Bhattacharyya KG (2002) Adsorption of methylene blue on kaolinite Appl clay
Sci Vol20 Page 300
Goel RK Flora JRV Ferry J (2003) Mechanisms for naphthalene removal during
electrolytic aeration Wat Res V 37 Page 901
Gurses A Dogar Ccedil Yalcin M Accedilikyildiz M Bayrak R Karaca S (2006) The
adsorption kinetics of the cationic dye methylene blue onto clay J Hazard MatB Vol
131 Page 228
Haber F Weiss J (1934) The catalytic decomposition of hydrogen peroxide by iron salts
Pro Roy Soc A Vol147 Page 351
Hamada K Nishizawa M Yoshida D Mitsuishi M (1998) Degradation of an azo dye by
sodium hypochlorite in aqueous surfactant solution Dyes and pigments Vol 36 Page
322
Hayet B (2011) Elimination du 4-chlorophenols par POA (Thegravese doctorat) University Abou
Barh Belkaid Alger Page 164
Hsing HJ Chiang PC Chang EE Chen MY (2007) The decolorization and
mineralization of acid orange 6 azo in aqueous solution by advanced oxidation
processes A comparative study J Hazard Matter Page 16
Jaussaud P (1993) Histoire des colorants naturels Page 3
Kumar M Tamilarasan R (2013) Modeling studies for the removal of methylene blue from
aqueous solution using acacia fumosa seed shell activated carbon Elsevier Page 1116
Kuo CY Lo SL (1999) Oxidation of aqueous chlorobiphenols with photo-Fenton process
Chemosphere Vol 38page2051
Kuo W (1992) Decolorizing dye wastewater with Fentonrsquos reagent Vol 26 Ndeg 7 Page 886
Li ZM Shea PJ Comfort SD (1997) Fenton oxidation of 2 4 6-trinitrotoluene in
contaminated soil slurries Envir Eng Sci Vol 14 Page 56
Lopez C Valade AG Combourieu B Mielgo I Bouchon B Lema JM (2004)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 42 -
Mechanism of enzymatic degradation of the azo dye orange ii determined by exist 1h
nuclear magnetic resonance and electrospray ionization-ion trap mass spectrometry
Biochem Vol 335 Page 149
Mansour HB Boughzala O Dridi D Barillier D Chekir-Ghedira L Mosrati R (2010)
Les colorants textiles sources de Contamination de lrsquoeau Criblage de la toxiciteacute et des
meacutethodes de traitement Erudit Vol 24 ndeg 3 Page 238
Marciel R Santrsquoanna JGL Dezotti M (2004) Phenol removal from high salinity effluents
using Fentonrsquos reagent and photo-fenton reactions Chemosphere Vol57 Page 719
Martinez-Huitle CA Ferro S (2006) Electrochemical oxidation of organic polluants for the
wastewater treatment direct and indirect processes Chem Soc Rev Vol 35 Page
1340
Meink F Stoof H Kohrschuter H (1997) Les eaux reacutesiduaires individuelles Masson 2egraveme
eacutedition
Nadjette (2009) Deacutegradation photo catalytique de polluants organiques (Meacutethyle orange
pentachlorophenol et acide benzoiumlque) en preacutesence du dioxyde de titane nanocristallin
eacutelaboreacute par la meacutethode sol-gel (Thegravese doctorat) Badji Mokhtar-Annaba University
Page101
Naima S (2008) Traitement des effluents des huileries drsquoolive par oxydation au H2O2 (Thegravese
doctorat) Universiteacute MrsquoHamed Bougara-Boumerdes Laboratoire de Recherche
Technologie Alimentaire (LRTA) Page 154
Neyens E Baeyens J Weemaes M De Heyder B (2003) Pilot-scale peroxidation (H2O2)
of sewage sludge J Hazard MatB Page 106
Oturan M Aaron J Oturan N Pinson J (1999) Degradation of chlorophenoxyacid
herbicide in aqueous media using a nevol electrochemical method Pestic Sci Vol55
Page 562
Ounissa K (1996) Biodeacutegradabiliteacute adsorption et eacutechange ionique de quelques colorants
cationiques preacutesents dans les effluents liquides de la teinturerie de lrsquouniteacute Couvertex
drsquoAinDjasser (Thegravese doctorat) University Mentouri Constantine Page 103
Pagga U Brown D (1986) The degradation of dyestuffs part II Behaviour of dyestuffs in
aerobic biodegradation tests Chemosphere 15 4 Page 491
Parsons S (2004) Advanced oxidation processes for water and wastewater treatment Iwa
Alliance House Londres Page 356
Raghavacharya C (1997) Color removal from industrial effluents - A comparative review of
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 43 -
available technologies Chem Eng World Vol 32 Page 54
Redha MD (2011) Traitement de colorants azoiumlque et anthroquinoniques par procegravedes
drsquooxydation avanceacutees (POA) (Thegravese doctorat) Universiteacute de Sciences et Tchnologies de
Lille 1 Universiteacute Abdelhamid IBN Badis de Mostaganem Page 202
Spadaro JT Isabelle L Renganathan V (1994) Hydroxyl radical mediated degradation of
azo dyes Evidence for benzene generation Envir Sci Techn Vol 26 Page 1389
Suty H De Traversay C Coste M (2003) Application of advanced oxidation processes
Present and future Page 8
Tang W Huang CP (1996) 2 4-dichlorophenol oxidation kinetics by Fentonrsquos reagent
Environ Scie Techn Vol17 Page 1378
Tang WZ Tassos S (1997) Oxidation kinetics and mechanisms of trihalomethanes by
Fentonrsquos reagent Wat Res Vol 31 Ndeg 5 Page 1125
Taylor J Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New - York Mc Graw-
Hill Vol 9 Page 9
Tsai W Hsu H Su TY Lin KY Minglin C Dai T (2007) The adsorption of cationic
dye from aqueous solution onto acid-activated andesite J Hazard Matter Vol147
Page 1062
Van der Bruggen B Lejon l Vandecasteele C (2003) Reuse treatment and discharge of the
concentration of pressure-driven membrane processes Environ Scie Techn Vol 37 ndeg
37 Page 3738
Vendevivere PC Bianchi R Verstraete W Y (1998) Treatment and creuse from the textile
wet-processing industry Review of emerging technologies J Chem Techn Biotechn
Vol72 Page 302
Watts RJ Jones AP Chen P-H Kenny A (1997) Mineral-catalyzed Fenton-like
oxidation of sorbed chlorobenzenes Water Environment Research 69 Page 275
Wu CH Chang CL (2006) Decolorization of reactive red 2 by advanced processes
comparative studies of homogeneous and heterogeneous systems J Hazard Matter
Page 272
Yameogo DDS (2013) Deacutegradation de lrsquoamarante par procegravede photo-Fenton homogegravene et
heacuteteacuterogegravene avec charbon actif(CA) (Rapport de stage) Page 30 2IE
Yoshida M Lee BD Hosomi M (2000) Decomposition of aqueous tetrachloroethylene by
Fenton oxidation treatment Water Sci Technol Vol 42 Page 208
Zaviska F Drogui P Mercier G Blais J-F (2009) Proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee dans le
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 44 -
traitement des eaux et des effluents industriels Application agrave la deacutegradation des
polluants reacutefractaires Erudit Vol 22 ndeg 4 Page 564
Zawlotzki Guivarch E (2004) Traitement des polluants organiques en milieux aqueux par
procegravede eacutelectrochimique drsquooxydation avanceacutee ldquoElectro-Fentonrdquo Application a la
mineacuteralisation des colorants syntheacutetiques (Thegravese doctorat) Universiteacute de Marne-La
valleacutee Page 205
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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par exemple la coagulation-floculation suivie drsquoune deacutecantation (clarification) lrsquoadsorption sur
charbon actif lrsquoeacutechange drsquoions ou la filtration membranaire
B1- Coagulation-floculation
Sous le terme de coagulationndashfloculation on entend tous les processus physico-chimiques par
lesquels des particules colloiumldales ou des solides en fine suspension sont transformeacutes par des
floculants chimiques en espegraveces plus visibles et seacuteparables (les flocs) Les flocs formeacutes sont
ensuite seacutepareacutes par deacutecantation et filtration puis eacutevacueacutes Les coagulants inorganiques tels que
lrsquoalun (Al2(SO4)314H2O) donnent les reacutesultats plus que satisfaisants pour la deacutecoloration des
effluents textiles contenant des colorants disperseacutes de cuve et soufreacutes mais sont totalement
inefficaces pour les colorants azoiumlques acides et basiques (Barclay and Buckley 2000) et
(Vendevivere et al 1998) Par ailleurs la coagulationndashfloculation ne peut ecirctre utiliseacutee pour les
colorants fortement solubles dans lrsquoeau comme le cas du BM
Le principal deacutesavantage de cette technique est qursquoelle geacutenegravere une importante quantiteacute de boue
entrainant des investissements suppleacutementaires
B2- Filtration membranaire
Dans ce proceacutedeacute les polluants sont retenus par une membrane semi permeacuteable dont le diamegravetre
des pores est infeacuterieur agrave celui des moleacutecules agrave eacuteliminer Cette technique est largement utiliseacutee
dans le domaine de lrsquoeau potable et le dessalement La filtration sur membrane sous lrsquoeffet
drsquoune pression hydraulique se deacutecline en microfiltration lrsquoultrafiltration la nano filtration et
lrsquoosmose inverse Parmi les quatre types de proceacutedeacutes la nano filtration et lrsquoosmose inverse sont
les plus adapteacutes agrave la reacuteduction partielle de la couleur et des petites moleacutecules organiques
(Taylor and Jacobs 1996) (Calobro et al 1990) En effet la nano filtration srsquoapplique surtout
au traitement des bains de teinture de colorants reacuteactifs en agissant comme un filtre moleacuteculaire
tandis que la microfiltration retient les mateacuteriaux colloiumldaux tels que les colorants disperseacutes ou
de cuve gracircce agrave une laquomembrane eacutecranraquo (Van der Bruggen et al 2003) Lrsquoultrafiltration ne
srsquoapplique qursquoagrave la reacuteduction de DCO et des solides en suspension (Anselme and Jacobs 1996)
et nrsquoest reacuteellement efficace qursquoen combinaison avec la coagulationfloculation
B3- Adsorption sur charbon actif et autres mateacuteriaux
Le polluant est transfeacutereacute de la phase liquide vers la phase solide lors de lrsquoadsorption Le
charbon actif eacutetant consideacutereacute comme lrsquoadsorbant le plus efficace pour la reacuteduction de la
couleur est limiteacute pour lrsquoeacutelimination de certains colorants Seuls les cationiques colorant agrave
mordant disperseacutes ou dits de cuve sont eacutelimineacutes par cette technique (Raghavacharya 1997)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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C- Meacutethodes chimique
Les techniques drsquooxydation chimiques sont geacuteneacuteralement appliqueacutees quand les proceacutedeacutes
biologiques sont inefficaces Elles peuvent ecirctre ainsi utiliseacutees pour les proceacutedeacutes biologiques en
eacutetapes de preacutetraitement afin de diminuer la charge polluante Lrsquooxydation chimique est
eacutegalement appliqueacutee pour le traitement des organiques dangereux preacutesents en faibles
concentrations et des effluents chargeacutes de constituants reacutesistants aux meacutethodes de
biodeacutegradation Le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) le Cl2 et O3 sont les reacuteactifs les plus souvent
utiliseacutes pour ce type de traitement Le H2O2 est un oxydant moyennement fort et son application
pour le traitement des polluants organiques et inorganiques est bien eacutetablie (Neyens et al
2003) Mais lrsquooxydation par H2O2 nrsquoest pas suffisamment efficace pour de fortes concentrations
en colorant Hamada et al (1998) ont proposeacute de traiter les colorants azoiumlques par hypochlorure
de sodium Cependant si la moleacutecule initiale est deacutetruite les halogegravenes sont susceptibles de
former des trihalomeacutethanes comme sous-produits de deacutegradation lesquels sont canceacuterigegravenes
pour lrsquoHomme
Drsquoougrave la neacutecessiteacute drsquoutiliser des produits drsquooxydation encore plus performant comme les
proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutes (POA)
2- Procegravedes classiques de traitement des effluents textiles Proceacutedeacutes drsquoOxydation
Avanceacutee (POA)
Lrsquoindustrialisation intensive qui a vu le jour au cours du dernier siegravecle a causeacute lrsquoapparition dans
lrsquoenvironnement de polluants eacutemergents reacutefractaires qui sont reconnus canceacuterigegravenes et
mutagegravenes Dans lrsquooptique de limiter la pollution de lrsquoenvironnement des strateacutegies de
traitement efficaces et eacutecologiques ont eacuteteacute deacuteveloppeacutees Parmi ces strateacutegies se trouve
lrsquoapplication des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee (POA) Figure 3
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Il srsquoagit de proceacutedeacutes de traitement oxydatif qui peuvent ecirctre subdiviseacutes en quatre groupes
(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse
utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et reacutepondent aux
critegraveres suivant (Suty et al 2003)
Ne pas induire de pollution secondaire
Non toxique
Non corrosif pour les eacutequipements
Etre le plus rentable possible
Etre relativement le plus simple agrave manipuler
Les OHbull sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse utiliser dans le domaine des
eaux et des effluents industriels avec une vitesse drsquooxydation (109
fois plus eacuteleveacutee) agrave celle de
lrsquoozone et son potentiel drsquooxydation est de 28 VENH (Parsons 2004) Tableau 1
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique
Oxydant Pouvoir oxydant Edeg (VENH)
OHbull 280
Oo 242
O3 207
H2O2 (milieu acide) 178
Cl2 136
O2 123
Plusieurs secteurs ont utiliseacutes ces proceacutedeacutes pour traiter leurs eaux par exemple Parsons (2004)
lrsquoa utiliseacute pour le traitement des eaux de surface et souterraines Martinez-Huitle and Ferro
(2006) lrsquoont utiliseacute pour le traitement des eaux industrielles Hayet (2011) lrsquoa testeacute dans
lrsquoeacutelimination du 4- chloropheacutenol Hsing et al (2007) et Wu and Chang (2006) ont lrsquoutiliseacute pour
deacutecolorer les eaux des industries textiles Bouafia (2010) a utiliseacute le proceacutedeacute drsquooxydation
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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avanceacutee baseacutee sur le reacuteactif de fenton pour deacutegrader les colorants textiles Derradji (2012) a
coupleacute le POA avec un traitement biologique pour le traitement des eaux useacutees industrielles
3- Reacuteactif de Fenton (H2O2Fe2+
)
Fenton avait deacutecrivit agrave la fin du XIX egraveme
siegravecle que le fer ferreux (Fe2+
) favorisait fortement
lrsquooxydation de lrsquoacide maleacuteique par le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) en milieu acide (Fenton
1894) Des travaux ulteacuterieurs ont montreacute que la combinaison de H2O2 et de Fe2+
nommeacute
laquo Reacuteactif de Fenton raquo eacutetant un oxydant efficace pour une grande varieacuteteacute de substrats
organiques notamment les pheacutenols les pesticides les aromatiques polycycliques et des
colorants en particulier les azoiumlques (Spadaro et al 1994 Benitez et al 2001 De Heredia et
al 2001) Quarante (40) ans plus tard Haber and Weiss (1934) identifiaient le radical
Hydroxyl comme eacutetant lrsquoespegravece oxydante de la reacuteaction preacutesenteacutee ci-dessous et communeacutement
appeleacutee reacuteaction de Fenton
(Eq2)
Le fer ferrique geacuteneacutereacute peut ensuite reacuteagir avec le peroxyde drsquohydrogegravene pour redonner le fer
ferreux
(Eq3)
La vitesse de deacutecomposition de H2O2 par le Fer II augmente lorsque le pH augmente (le 5) car
dans cette gamme de pH la forme preacutedominante Fe(OH) 2+
est beaucoup plus reacuteactive que lrsquoion
Fe2+
(Kuo 1992)
Lrsquoeacutetude de la deacutepollution des effluents textiles coloreacutes par le proceacutedeacute Fenton (systegraveme H2O2
Fe2+
) a eacuteteacute reacuteveacuteleacutee tregraves efficace et plusieurs eacutetudes ont montreacute que le taux de mineacuteralisation des
colorants syntheacutetiques augmente avec lrsquoaugmentation des doses des reacuteactifs et du temps de
reacuteaction Le rapport des reacuteactifs R =
et le rapport
joue aussi un rocircle important
dans la vitesse de deacutegradation de colorants de deacutepart et sur le taux de mineacuteralisation (Kuo
1992)
Le proceacutedeacute Fenton possegravede trois (03) caracteacuteristiques attractives pour le traitement des
composeacutes organiques (Redha 2011)
Les radicaux hydroxyles OHbull produits reacuteagissent tregraves rapidement (10
9 fois plus reacuteactif
que le O3)
Les reacuteactifs sont simples agrave manipuler et sans danger pour lrsquoenvironnement
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Les produits finaux de deacutegradation (H2O CO2 ions mineacuteraux et hydroxydes ferriques)
nrsquointroduisent pas une pollution suppleacutementaire
Le proceacutedeacute de Fenton est composeacute geacuteneacuteralement de quatre eacutetapes principales ajustement du
pH oxydation neutralisation et coagulationpreacutecipitation Pour lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute la
reacuteaction de fenton ne peut se produire qursquoagrave un pH voisin ou eacutegal agrave 3 ce qui reacutesulte un ajout des
solutions acides Au-delagrave des valeurs de pH comprises entre 3 et 4 le fer (Fe2+
ou Fe3+
) est
susceptible de preacutecipiter et former des hydroxydes de fer induisant ainsi une faible activiteacute
catalytique Le milieu doit ecirctre approvisionneacute drsquoune maniegravere continue Ce qui peut alourdir les
couts de traitement
Le proceacutedeacute Fenton est consideacutereacute aujourdrsquohui comme le proceacutedeacute dont sa mise en œuvre est facile
et plus utiliseacute dans le monde pour le traitement drsquoeffluents industriels textiles mais le proceacutedeacute
est limiteacute par le manque de geacuteneacuteration du catalyseur qui neacutecessite geacuteneacuteralement un apport
constat en reacuteactif et qui contraint de ce fait agrave lrsquoapprovisionner en continu le milieu en peroxyde
drsquohydrogegravene (H2O2) tregraves couteux
III- LA LATERITE
Le Burkina-Faso est un pays de lrsquoAfrique occidentale avec une superficie de 274 000 kmsup2 et le
recouvrement lateacuteritique est un caractegravere dominant des paysages peacuteneacuteplaines ou tabulaires qui
caracteacuterisent sa plus grande partie Les lateacuterites se preacutesentent sous forme de plateaux eacutetendus
buttes teacutemoins cuirasses indureacutes etc Lrsquoeacutepaisseur de ces lateacuterites varie selon la nature des
formations sur lesquelles elles se reposent
La lateacuterite (du latin later brique) est une roche rouge ou brun qui se forme par alteacuteration des
roches sous les climats tropicaux Elle est constitueacutee du fer (Limonite ferrihydrite geothite
heacutematite) drsquoaluminium (Gibbsite cliachite boehmite) de titane de manganegravese et de
silicium On la trouve surtout en domaine intertropical et recouvre 33 des continents
Pour lrsquoeacutetude de la deacutegradation du colorant BM nous avons utiliseacute deux types de lateacuterite
provenant lrsquoune de la reacutegion de Koubri dans le Centre et contenant 314 de fer et lrsquoautre dans
la reacutegion Sud-Ouest du Burkina-Faso contenant 447 pour le traitement (Figure 4) Ces
lateacuterites ont eacuteteacute caracteacuteriseacutees au Laboratoire CRISMAT (Centre National de Recherche et de
Technologie Mateacuteriaux ENSI Caen) en France
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI)
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE II MATERIELS ET METHODE
Lrsquoutilisation des substances organiques dans lrsquoindustrie sans traitement est la deacutegradation de la
qualiteacute des eaux qui se reacutepercute sur la santeacute de lrsquoecirctre humain Dans ce chapitre nous allons voir
les produits et mateacuteriels ainsi que la meacutethodologie expeacuterimentale utiliseacutes pour la deacutegradation du
colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute Fenton en phase homogegravene en utilisant le fer
industriel puis le fer extrait de la lateacuterite
Nous preacutesentons en premier lieu la technique du dosage du BM et les reacuteactifs utiliseacutes pour la
deacutegradation de notre colorant Nous eacutevoquons les techniques de caracteacuterisation de la lateacuterite par
diffraction des rayons X et analyse quantitative
I- PRODUITS ET MATERIELS
1 Les produits utiliseacutes (Fer industriel H2O2 BM acide lateacuterite)
Pour lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite nous avons utiliseacute
certains reacuteactifs qui sont illustreacutes dans le tableau 2
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes
Produits Fournisseur Qualiteacute
Bleu de meacutethylegravene Fluka 96
Peroxyde drsquohydrogegravene
(H2O2)
Preacutepareacute par
Laboratoires Gilbert (CA 655-
301-3)
9
Acide sulfurique (H2SO4) Sigma-Aldrich (CA 7664-93-9) 95-97
Sulfate ferreux (FeSO4
7H2O
Fluka Chemika (CA44990) 98
Hydroxyde de Sodium
NaOH
Sigma Aldrich 32
Eau ultra-pure ou Milli-Q Polisseur drsquoeau du LEDES 0055 microScm ou 183
MΏ
2- Mateacuteriels utiliseacutes
Les mateacuteriels utiliseacutes pour les suivis cineacutetiques de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite sont la spectrophotomeacutetrie DR 5000 la lateacuterite et les trois types drsquoacides
lrsquoacide sulfurique lrsquoacide chlorhydrique lrsquoacide nitrique pour lrsquoextraction du fer de la lateacuterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM
Les eacutechantillons de lateacuterites utiliseacutees lors de ce travail ont eacuteteacute caracteacuteriseacutes au Laboratoire
CRISMAT (Centre National de Recherche Technologique Mateacuteriaux ENSI Caen) en France Ils
proviennent de deux reacutegions du Burkina-Faso (Dano et Koubri) contiennent respectivement 44
7 et 314 de fer et ont eacuteteacute obtenus par les analyses en diffraction des rayons X (DRX) et en
microscopie eacutelectronique agrave balayage (MEB)
Le principe de lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS
Lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS est une analyse quantitative en des points ou zones speacutecifiques dun
eacutechantillon en utilisant la spectromeacutetrie agrave seacutelection deacutenergie (EDS)
Son principe est que par lintermeacutediaire dun canon agrave eacutelectrons un faisceau deacutelectrons est envoyeacute
sur leacutechantillon En contact avec la matiegravere ces eacutelectrons interagissent de diffeacuterentes faccedilons
Le MEB-EDS du laboratoire va permettre dexploiter trois informations distinctes dont deux qui
vont ecirctre traduites en images
-Une image en eacutelectrons secondaires (SE) qui naicirct dune interaction entre les eacutelectrons du
faisceau et les eacutelectrons des couches eacutelectroniques de latome et qui nous donnera une
information topographique de leacutechantillon
- Une image en eacutelectrons reacutetrodiffuseacutes (BSE) qui reacutesulte de linteraction entre les eacutelectrons du
faisceau le noyau et le nuage eacutelectronique de latome et qui permettra de creacuteer une image par
contraste chimique
- Une troisiegraveme information que lon obtient est une analyse eacuteleacutementaire le microscope
eacutelectronique agrave balayage eacutetant coupleacute agrave un deacutetecteur de rayons X agrave dispersion deacutenergie
Le principe de lrsquoanalyse par Diffraction Rayon X (DRX)
La diffraction des rayons X est une technique danalyse fondeacutee comme son nom lrsquoindique sur la
diffraction des rayons X sur la matiegravere La diffraction des rayons X est un pheacutenomegravene
dinterfeacuterence constructive qui se produit quand un faisceau de rayons X (onde
eacutelectromagneacutetique) peacutenegravetre dans un cristal (empilement peacuteriodique datomes) Il peut donc
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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apparaitre quand on place un monocristal un poly-cristal ou une poudre devant une source de
rayons X Lemplacement des faisceaux diffracteacutes nous informe sur la peacuteriodiciteacute du (des) cristal
tandis que lintensiteacute de ces faisceaux nous informe sur la nature et la position des atomes
contenus dans le cristal La position des intensiteacutes diffracteacutees nous renseignera sur la taille de la
maille tandis que lintensiteacute nous permettra de calculer la position des atomes dans la maille
ainsi que leur nature Les proprieacuteteacutes chimiques ou physiques dun mateacuteriau deacutependent de la
position et la nature des atomes du cristal
Les caracteacuteristiques du diffractomegravetre des eacutechantillons de la poudre de lateacuterite analyseacutee sur un
diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 eacutequipeacute drsquoun monochromateur avant et drsquoun deacutetecteur Lynx-
Eye sont rassembleacutees dans le tableau et figures ci-dessous
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Position initiale [deg2Th] 10 0050
Position finale [deg2Th] 99 9910
Taille [deg2Th] 00110
Temps drsquoeacutetape de balayage [s] 1170
Fente de divergence Fixed
Fente de divergence [mm] 2
Tempeacuterature de mesure [degC] 21
Mateacuteriel drsquoanode Cu
K Alpha 1 [Aring] 154060
Geacuteneacuterateur 40 mA 40 kV
Monochromateur de rayon incident Oui
Rotation Non
Ouverture de deacutetecteur [deg] 35
Deacutetecteur de discrimination LL [V] 017
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri
Les diffeacuterentes phases des eacutechantillons de lateacuterites par lrsquoanalyse en diffraction RX sont
reacutecapituleacutees sur ce tableau
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
Phase Koubri Dano
-massique -massique
Phase majoritaire Kaolinite 333 36
Quartz 326 161
Deuxiegraveme sous-ensemble de phase Goethite FeO(OH) 211 352
Heacutematite Fe2O3 73 63
Ferrite
(fer-alpha)
3 32
Phase anatase TiO2 27
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE
1- Preacuteparation de la solution du bleu de meacutethylegravene
La solution megravere du BM de concentration 1 g L-1
a eacuteteacute preacutepareacutee en mettant les cristaux dans un
litre drsquoeau distilleacutee Les solutions standard pour lrsquoeacutetablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage ont
eacuteteacute obtenues par des dilutions successives jusqursquoaux concentrations deacutesireacutees
Le suivi de lrsquoeacutevolution de la concentration du BM au cours du temps est fait par
spectrophotomeacutetrie UVVisible
2- Principe de la spectrophotomeacutetrie UVVisible
La spectrophotomeacutetrie est une technique analytique quantitative qui consiste agrave mesurer
lrsquoabsorbance ou la densiteacute optique drsquoune substance chimique donneacutee en solution La meacutethode
repose sur la loi de Beer-Lambert qui eacutenonce
Lorsqursquoune substance absorbe de la lumiegravere dans le domaine de lrsquoultra-violet et du
visible lrsquoeacutenergie absorbeacutee provoque des perturbations dans la structure eacutelectronique des
atomes ions ou moleacutecules Un ou plusieurs eacutelectrons utilisent cette eacutenergie pour sauter
drsquoun niveau de basse eacutenergie agrave un niveau de plus haute eacutenergie Ces transitions
eacutelectroniques se font dans le domaine de 350 agrave 800nm pour le visible et entre 200 agrave 350
nm pour lrsquoultra-violet
Un milieu homogegravene traverseacute par la lumiegravere absorbe une partie de celle-ci les
diffeacuterentes radiations constituant le faisceau incident sont diffeacuteremment absorbeacutees
suivant leur longueur drsquoonde et les radiations transmisses sont alors caracteacuteristiques du
milieu
Soit un rayon lumineux monochromatique de longueur drsquoonde λ traversant un milieu
homogegravene drsquoeacutepaisseur l Le taux de deacutecroissance de lrsquointensiteacute lumineuse en fonction de
lrsquoeacutepaisseur du milieu absorbant est donneacute par la loi de Lambert
A= log (
) (Eq4)
Avec
I0 intensiteacute initiale de la lumiegravere traverseacutee
I intensiteacute de la lumiegravere transmise
A absorbance
La spectrophotomeacutetrie UVVisible permet de suivre la deacutecoloration des solutions gracircce aux
absorbances qui eacutevoluent en fonction du temps de traitement Elle permet eacutegalement de suivre
lrsquoeacutevolution des ions gracircce agrave leurs diffeacuterents dosages
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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3- Caracteacuterisation par spectrophotomeacutetrie UVVisible des solutions du BM
a- Deacutetermination des longueurs drsquoondes drsquoabsorption maximale
Le spectre drsquoabsorbance du BM a eacuteteacute balayeacute entre 200 et 800 nm afin de suivre quantitativement
sa concentration Les pics de notre colorant sont obtenus agrave 661nm et 291nm (fig 8) Les
diffeacuterentes absorbances ont eacuteteacute deacutetermineacutees et une courbe deacutetalonnage a eacuteteacute traceacutee en utilisant
des solutions standard variant de 0 agrave 8 mg L-1
pour les deux longueurs drsquoondes
Figure 8 Spectre du Bleu de meacutethylegravene
b- Etablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage du BM
La concentration [Fx] des solutions eacutetalon varie de 1 agrave 8 mg L-1
Les volumes agrave preacutelever sont
calculeacutes en appliquant lrsquoeacutequation suivante
(Eq5)
Avec [Fx] - Concentration de lrsquoeacutetalon
Vx - Volume drsquoeacutetalon agrave preacuteparer
[M] - Concentration de la solution megravere
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene
Solution Zero 1 2 3 4 5
Concentration [mgL-1] 0 2 3 4 6 8
Volume neacutecessaire [mL] 0 02 03 04 06 08
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Pour tracer la courbe drsquoeacutetalonnage nous avons introduit les diffeacuterents volumes dans des fioles de
100 mL ensuite nous avons compleacuteteacute agrave lrsquoeau distilleacutee jusqursquoau trait de jauge On a mis la
spectrophotomeacutetrie en marche et proceacutedeacute agrave la lecture du blanc puis successivement des solutions
eacutetalons
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm)
Solution 0 1 2 3 4 5
Con (mg L-1
) 0 2 3 4 6 8
Absorbance (nm) pour λ = 661 0 085 13 18 23 3
Absorbance (nm) pour λ = 291 0 04 06 09 12 17
Figure 9 Courbe deacutetalonnage (λmax = 661 nm et λmax = 291 nm) variation de labsorbance en
fonction de la concentration du BM
4- Preacuteparation des solutions de fer
a- Solution de fer industriel
Le reacuteactif utiliseacute est le sulfate ferreux ou sulfate de fer (II) drsquoune poudre blanchacirctre agrave lrsquoeacutetat
anhydre dont la formule est FeSO4 7H2O Pour la preacuteparation du Fe2+
de concentration 3 g L-1
nous avons verseacute 3 g du sulfate ferreux anhydre dans une fiole de 1 L contenant 500 mL drsquoeau
milli-Q puis ajouter une (1) goutte drsquoacide sulfurique (H2SO4) concentreacute agrave 98 dans la fiole et
laisser agiter pendant 30 secondes Apregraves compleacuteter jusqursquoau trait de jauge et placer sous
agitation durant 1 h jusqursquoagrave lrsquoobtention drsquoune solution de couleur rouge brique
b- Solution de fer de la lateacuterite
Pour la deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite les solutions de la lateacuterite
ont eacuteteacute preacutepareacutees de la maniegravere suivante
Pour le lit de lateacuterite nous avons preacuteleveacute
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
Compleacuteter drsquoeau milli-Q (eau ultra pure) jusqursquoau trait de jauge
y = 03938x
Rsup2 = 09869
0
05
1
15
2
25
3
35
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
661nm
y = 02094x
Rsup2 = 09972
0
02
04
06
08
1
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
291 nm
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Ajuster par la suite le pH de la solution agrave 3 avec lrsquoacide sulfurique (concentreacute agrave
95-97)
Figure 8 Lit de lateacuterite
Pour la lateacuterite attaqueacute par de lrsquoacide concentreacute pour lrsquoextraction du Fer
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
30 m L drsquoacide (HClHNO3H2SO4)
Ajouter avec prudence 20 mL drsquoeau milli-Q pour avoir 50 mL de solution
Preacutelever le surnageant pour le traitement du bleu de meacutethylegravene
Figure 9 Attaque acide de la lateacuterite
5- Preacuteparation des meacutelanges colorant- reacuteactif de Fenton
Lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM srsquoest faite par trois diffeacuterentes eacutetapes
Une solution du BM est soumise agrave un traitement par proceacutedeacute Fenton en utilisant du H2O2
et le fer industriel (Fe2+
) ajustement du pH agrave 3 (Fig12)
Figure 10 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel
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Pour la deacutegradation du BM en utilisant la lateacuterite deux eacutetapes ont eacuteteacute imageacutes lrsquoune par
un lit de lateacuterite et lrsquoautre par la lateacuterite attaqueacutee par trois types drsquoacides (Fig13)
Figure 11 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite
6- Etude cineacutetique de la deacutecoloration du BM
Nous avons deacutetermineacute la cineacutetique de deacutecoloration agrave partir des valeurs des absorbances trouveacutees
agrave 661nm La deacutetermination de la constante de vitesse kapp permet de donner un ordre de
grandeur de la vitesse Expeacuterimentalement on peut montrer que la vitesse de reacuteaction bilan du
BM srsquoeacutecrit de la maniegravere suivante
Bleu de meacutethylegravene + OHbull rarr sous-produit du bleu de meacutethylegravene (Eq6)
Pour la cineacutetique drsquoordre 1
V = -
= kapp (Eq7) reacuteaction de pseudo ordre un laquo1 raquo
Avec
V vitesse de deacutegradation catalytique (mg L-1
h-1
)
kapp constante apparente de deacutegradation (min ou h-1
)
[BM] concentration du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
t temps de reacuteaction (h)
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
Ln (
) = kapp t (Eq8)
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Figure 12 Reacuteaction de pseudo ordre 1
Pour la cineacutetique drsquoordre 2
V = -
= kapp (Eq9) reacuteaction de pseudo ordre un laquo2 raquo
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
int
= - int
(Eq10)
(Eq11)
Figure 13 Reacuteaction de pseudo ordre 2
Pour le calcul des rendements ou taux drsquoabattement (τ) agrave lrsquoissu des eacutetudes cineacutetiques de
deacutegradation du BM nous avons utiliseacute cette formule ci-dessous
τ =
(Eq12)
Rsup2 = 09863
-070
-060
-050
-040
-030
-020
-010
000
0 2 4 6 8
ln (C
Co)
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 1
Rsup2 = 09499
0
0005
001
0015
002
0025
003
0 2 4 6 8
1C
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 2
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CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS
I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL
Tous les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave tempeacuterature ambiante (25degC) Les concentrations du bleu de
meacutethylegravene choisies pour lrsquoexpeacuterience sont 10 et 40 mg L-1
1- Effet de pH du milieu
Etant donneacute que le proceacutedeacute Fenton est baseacute sur lrsquoeffet catalytique du Fer et plus preacuteciseacutement
du Fe2+
il nous est paru neacutecessaire de commencer lrsquoeacutetude par la deacutetermination du pH
optimale pour le proceacutedeacute Lrsquoajustement du pH du milieu srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoune solution
drsquoacide sulfurique Ce choix est justifieacute par lrsquoexistence deacutejagrave au sein de la solution des ions
2-
suite agrave lrsquoaddition du Fe2+
sous la forme de FeSO4 7H2O
Les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes avec une concentration en BM de 20 mg L-1
un rapport R = 15
correspondant agrave des concentrations de 6 et 040 mg L-1
en H2O2 et Fe2+
respectivement et
pour des valeurs de pH variant entre 3 et 5 Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacute sur figure 16
Figure 14 Effet du pH
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t = 20
min)
pH Rendement ()
3 96
35 5245
4 6156
5 5509
000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 5 10 15 20
[BM
] m
gL
ˉˡ
temps de deacutegradation (mn)
pH = 3
pH = 35
pH = 4
pH = 5
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Drsquoapregraves le tableau preacutecegravedent nous observons que le pH favorable pour la deacutegradation du BM
par le proceacutedeacute Fenton est pH = 3 avec un taux de deacutegradation de 96 au bout de 20 min
De nombreux travaux sur les proceacutedeacutes Fenton ont montreacute que le pH 3 semble ecirctre la meilleure
valeur pour une deacutegradation optimale des polluants organique ((Tang and Huang 1996 Kuo
and Lo 1999) Pour la suite du travail nous adopterons deacutesormais cette valeur de pH
2- Effet de la concentration en BM
Nous avons traiteacute agrave un pH = 3 et agrave 25degC deux solutions du BM de concentration diffeacuterentes
(10 mg L-1
et 40 mg L-1
) en fixant les concentrations de Fe2+
agrave 134 mg L-1
et celle du H2O2 agrave
6 mg L-1
(figure 17)
Figure 15Effet de la concentration du BM
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM
[BM] mg L-1
Rendement () Temps de
deacutecoloration (min)
10 9738 8
40 9565 14
Nous avons constateacute que la concentration du BM de concentration 10 mg L-1
srsquoest deacutegradeacutee
rapidement et complegravetement avec un temps de deacutecoloration (td) de 8 min tandis que celle de
40 mg L-1
est plus lente avec un td de 14 min Donc plus la solution est concentreacutee plus le
temps de deacutegradation est important
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La cineacutetique de deacutecoloration du colorant BM de concentrations respectives de 10 et
40 mg L-1
obeacuteit agrave la loi cineacutetique de pseudo premier
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM
Solution kapp
BM = 10 mg L-1
028
BM = 40 mg L-1
010
La deacutetermination de la constante apparente de vitesse montre eacutegalement que cette derniegravere
varie en fonction de la concentration en BM En effet la valeur de kapp est deux fois plus
supeacuterieure pour une concentration en BM de 10 mg L-1
que pour celle de 40 mg L-1
3- Etude spectrophotomeacutetrique UVVisible du bleu de meacutethylegravene
Figure 16 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel
Une solution du bleu de meacutethylegravene de concentration 40 mg L-1
est soumise agrave un traitement par
proceacutedeacute Fenton en utilisant 6 mg L-1
de H2O2 et le fer industriel agrave une concentration de 134
mg L-1
Des preacutelegravevements ont eacuteteacute effectueacutes agrave des intervalles reacuteguliers de temps afin de suivre
lrsquoeacutevolution de la deacutegradation par Spectrophotomeacutetrie Lrsquoanalyse spectromeacutetrique des
eacutechantillons est effectueacutee par un balayage du spectre UV-Visible entre 200 et 800 nm (figure
18)
Nous remarquons que plus le temps de traitement est important plus le pic drsquoabsorbance dans
le visible agrave 661 diminue drsquointensiteacute pour srsquoannuler complegravetement agrave partir du 30 min Par
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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contre le pic dans le domaine UV agrave 291 il diminue certes drsquointensiteacute mais ne srsquoannule pas
mecircme apregraves 45 min de traitement
Ce reacutesultat nous permet de conclure que le proceacutedeacute Fenton permet une deacutegradation partielle
de la moleacutecule du BM au bout de notre temps de reacuteaction Drsquoapregraves Cao et al (1999) les pics
appartenant aux domaine drsquoUV entre 200 et 260 sont relatives au cycle benzegravene mono ou
poly substitueacute Ceci revient agrave dire que la deacutegradation du BM passe par deux eacutetapes
Deacutegradation du groupement fonctionnel de la moleacutecule du BM (λ = 661 nm) crsquoest agrave
dire que la rupture de lrsquoheacuteteacuterocycle central entraine la perte des conjugaisons des deux
lateacuteraux ce qui explique la deacutecoloration plus ou moins rapide de la solution
La deacutegradation des cycles benzegravene persistant en solution est beaucoup plus lente
puisque lrsquointensiteacute de ce pic (λ = 291 nm) diminue mais ne srsquoannule pas alors que la
solution est claire On peut dire eacutegalement que cette deacutegradation des cycles benzegravene
persistants est due au temps de reacuteaction trop court
4- Effet de la concentration du H2O2
a) En Absence de Fer
En utilisant deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
nous
avons varieacute les concentrations du H2O2 de 1 agrave 6 mg L-1
en absence du fer agrave un pH = 3 et agrave
tempeacuterature ambiante Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacutes sur la figure ci-dessous
Figure 19 Deacutegradation du BM par H2O2 seul
Quel que soit la concentration du BM 10 mg L-1
ou 40 mg L-1
lrsquoeffet du H2O2 sur la
deacutegradation du colorant est pratiquement nulle En effet apregraves un temps arbitraire de 20 min
de traitement on remarque un taux drsquoabattement de 17 pour la concentration en BM de 10
mg L-1
alors qursquoil est nul pour une concentration initiale de 40 mg L-1
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Il est donc clair que le pouvoir oxydant du H2O2 nrsquoest pas assez suffisant pour pouvoir
deacutegrader le BM En effet le H2O2 agrave un pouvoir oxydant de Edeg = 176 VENH par contre
celui drsquoOHbull est de 28 VENH
La mecircme conclusion a eacuteteacute observeacute par Naima (2008) sur lrsquoutilisation du H2O2 seul dans le
traitement des huiles drsquoolive (margines) Le reacutesultat a donneacute que le H2O2 seul pour des valeurs
de concentrations 3 et 20 g L-1
ne peut eacuteliminer totalement la margine de lrsquoeffluents drsquohuilerie
drsquoolive de concentration initiale de 1 g L-1
la moyenne de taux drsquoabattement obtenue ne
deacutepasse pas la valeur de 32 Yameogo (2013) a remarqueacute eacutegalement que lrsquoutilisation du
H2O2 seul nrsquoa eu aucune influence sur la deacutegradation de lrsquoamarante par proceacutedeacute photo-fenton
et heacuteteacuterogegravene avec charbon actif la concentration nrsquoa pas varieacute tout au long du traitement
b) En preacutesence du Fer
Lrsquoefficaciteacute du traitement est donc tributaire de lrsquoexistence de deux entiteacutes H2O2 et Fe2+
En
effet Bach et al (2010) ont utiliseacute le Fe2+
pour traiter lrsquoeau industrielle ils ont trouveacute que le
fer a permis de mineacuteraliser 95 drsquoeacutethylegravene-glycol et 85 de pheacutenol dans une eau industrielle
par proceacutedeacute Fenton Marciel et al (2004) ont remarqueacute que lrsquoapport de sulfate ferreux a
ameacutelioreacute la reacuteduction du COT de 45 agrave 55 lors drsquoune eacutetude drsquooxydation drsquoune solution
pheacutenolique par le proceacutedeacute photo-fenton
Pour la suite Nous avons maintenu la mecircme variation des concentrations en H2O2 (de 1 agrave 6
mg L-1
) mais en additionnant le fer industriel (sulfate ferreux) avec une concentration de 134
mg L-1
pour deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
agrave
tempeacuterature ambiante et agrave un pH eacutegale agrave 3 Ceci revient qursquoen solution le rapport R =
varie de 075 15 25 5 (Figure 20)
Figure 17 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
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Quel que soit la concentration initiale en BM ou en H2O2 lrsquoaddition du fer a entraineacute
lrsquoapparition de la deacutegradation graduelle de la coloration
Plus la concentration en H2O2 est importante plus la vitesse de deacutegradation augmente
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
[BM] mg L-1
10 40
Variation de H2O2 Rendement () Rendement ()
1 6730 5508
2 8522 7029
3 9769 9632
6 9954 9860
La figure 20 montre que taux de deacutecoloration en preacutesence du catalyseur devient plus
important avec lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 Il passe apregraves 60 min de
traitement de 6730 pour une concentration en H2O2 de 1 mg L-1
agrave 9954 pour celle de 6
mg L-1
Ceci est parfaitement preacutevisible puisque lrsquoexistence de lrsquoHydroxyde radicalaire principale
responsable de la deacutegradation est tributaire de la concentration initial en H2O2 (Eq2 sect 11)
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence de
la variation du H2O2
[BM] = 10 mg L-1
[BM] = 40 mg L-1
Ordre de la
reacuteaction k k
075 00036 00005 Ordre 2
15 00092 00007
25 0067 0065 Ordre 1
5 02879 0103
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Nous remarquons que lorsque la concentration en H2O2 augmente lrsquoordre partiel de la reacuteaction
change En effet pour des concentrations en H2O2 lt 3 mg L-1
la reacuteaction de deacutegradation est de
lrsquoordre 2 alors que pour des concentrations plus eacuteleveacutees elle est drsquoordre 1
Nadjette (2009) a montreacute que la deacutegradation du Meacutethyle Orange en preacutesence de dioxyde de
titane (TiO2) suit une cineacutetique drsquoordre 1 Redha (2011) a trouveacute eacutegalement lrsquoordre partiel de
la reacuteaction est eacutegal agrave 1 lors de son eacutetude sur le traitement du Rouge drsquoalizarine S et lrsquoOrange
G par proceacutedeacute drsquooxydation avanceacutee (POA)
Bennani et al (2010) ont eacutelimineacute le bleu de meacutethylegravene en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi
(Maroc) Les reacutesultats ont montreacute que le pseudo-second ordre peut deacutecrire le comportement
cineacutetique de lrsquoadsorption du bleu de meacutethylegravene sur lrsquoargile brute et celle purifieacutee Des reacutesultats
similaires ont eacuteteacute observeacutes Gurses et al (2006) et Tsai et al (2007)
Les valeurs de kapp obtenus pour une solution de concentration initiale en BM de 10 mg L-1
sont supeacuterieures agrave celles obtenues pour la solution de 40 mg L-1
et ce lagrave quel que soit lrsquoordre
de la reacuteaction ou la concentration en H2O2 en solution Ces valeurs augmentent avec
lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 et passe de 36 10-3
agrave 02879 et de 05 10-3
agrave 0103
pour une les solutions en BM de 10 et 40 mg L-1
respectivement
5- Effet de la concentration en fer
Pour la suite nous eacutetudierons lrsquoeffet de la concentration en Fer sur lrsquoefficaciteacute du traitement
du BM pour deux solutions de concentration 10 et 40 mg L-1
en BM Les essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes en maintenant constante la concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
et en faisant varieacute la
concentration en Fe2+
de 02 agrave 134 mg L-1
correspondant agrave une variation du rapport R =
de 5 agrave 30
Figure 18 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM
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En absence de fer aucune baisse dans la concentration en BM nrsquoest observeacutee Pourtant degraves
lrsquoajout drsquoune faible concentration (02 mg L-1
) entraine une diminution progressive de la
couleur au cours du temps Il est eacutegalement observeacute que quel que soit la concentration initiale
en BM le temps de deacutegradation (td) du colorant est inversement proportionnel agrave la
concentration en Fe2+
en solution En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
td
passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 alors que pour une concentration
de 40 mg L-1
il passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig22)
Figure 19 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer industriel
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction du rapport R
[BM] = 10 mg L
-1 [BM] = 40 mg L
-1
kapp kapp
OR
DR
E
1
par
rapport
agrave B
M 30 00027 00125
15 00061 00321
10 0026 00496
5 02879 0103
Nous remarquons que lrsquoeffet de lrsquoaugmentation de la concentration en Fe2+
en solution sur la
cineacutetique de deacutegradation du BM est beaucoup plus important pour des faibles concentrations
(10 mg L-1
) que pour les fortes concentrations (40 mg L-1
) En effet pour une variation de R de
30 agrave 10 kapp eacutevolue de 27 10-4
min agrave 26 10-2
min soit un facteur 100 pour une concentration
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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en BM de 10 mg L-1
alors qursquoelle eacutevolue de 00125 agrave 005 soit un facteur 4 pour une
concentration en BM de 40 mg L-1
Drsquoapregraves ces reacutesultats on peut conclure drsquoune faccedilon geacuteneacuterale que la preacutesence drsquoune forte
concentration du catalyseur favorise la formation des radicaux OHbull principaux responsable de
la deacutegradation du BM Pourtant il a eacuteteacute montreacute dans plusieurs eacutetudes (Brillas et al 2004
Diagne 2006 Oturan et al 1999) que le Fe2+
ajouteacute agrave forte dose entraine une perte du
rendement du proceacutedeacute puisque le Fe2+
en plus de son rocircle de catalyseur peut jouer un rocircle de
destructeur crsquoest-agrave-dire qursquoil piegravege les OHbull produits
Lrsquoeacutelimination des polluants reacutefractaires est donc tributaire de la preacutesence des ions meacutetallique
sauf qursquoil neacutecessite un apport important en Fe2+
ce qui entraine un coucirct (Bouafia 2010)
Crsquoest pour cette raison que nous avons opteacute pour lrsquoutilisation de la lateacuterite en faisant une
attaque acide afin drsquoextraire le fer pour traiter le BM
II- UTILISATION DE LATERITE
Les eacutechantillons de la lateacuterite choisie se preacutesentent tous sous forme de poudres de couleur
ocre Lrsquoapplication drsquoun proceacutedeacute qui neacutecessite des quantiteacutes preacutecis de fer est un peu difficile
pour un pays dont le taux drsquoalphabeacutetisation est seulement de 218 et un seuil de pauvreteacute
(PIB par habitant est eacutegal agrave 1500 $) En effet lrsquoajout drsquoune forte concentration du catalyseur
dans la solution agrave traiter peut diminuer lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute Fenton Lrsquoanalyse DRX a
montreacute que la lateacuterite existante au Burkina-Faso est riche en fer En effet pour la reacutegion de
Dano le pourcentage en fer atteint 44 en masse alors que pour Koubri il est de 31
La premiegravere question auquel on srsquoeacutetait poseacute est si le fer eacutetait facilement ex tractable ou bien il
neacutecessite une mineacuteralisation preacutealable
1- Effet des lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
La figure ci-dessous montre lrsquoallure de lrsquoeffet de lit de lateacuterite de Dano drsquoune part et celui de
Koubri drsquoautre avec ajustement de pH dans une solution du BM de concentration 40 mg L-1
en maintenant ma concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 20 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
Nous observons que la solution du BM en contact avec le lit de Dano se deacutegrade plus vite que
celle en contact avec le lit de lateacuterite de Koubri Cela est ducirc au fait que la lateacuterite de Dano
libegravere plus facilement sa phase ferrique par rapport agrave celle de Koubri
2- Effet de lrsquoacide sur la lateacuterite (Dano et Koubri)
Dans ce cadre nous avons compareacute lrsquoeffet drsquoun lit de lateacuterite (ajustement du pH) et une lateacuterite
attaqueacutee avec du H2SO4 sur une solution du BM agrave 40 mg L-1
La concentration en H2O2 eacutetant
maintenue agrave 6 mg L-1
(figure 24)
Figure 21 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri
La figure 24 montre que la quantiteacute de colorant deacutegradeacutee deacutecroit plus rapidement dans le cas
de lrsquoattaque acide Ce comportement est ducirc qursquoelle libegravere plus de Fe2+
en solution Le Fe2+
en
contact avec le H2O2 forme les radicaux hydroxyles (OHbull) pour le traitement des polluants
organiques par le proceacutedeacute Fenton
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
[BM] mg
L-1
Dano Koubri
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Rendement
()
4394 9991 364 9685
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Le taux drsquoabattement du BM par lrsquoattaque acide sur la lateacuterite de Dano est de 9991 apregraves
un temps de manipulation de 5 heures alors que celui du lit de lateacuterite (ajustement du pH) est
de 4394 pour le mecircme intervalle de temps
Cette diffeacuterence de rendement entre les lits de deux lateacuterites (Dano 4394 et Koubri
364) est due que la lateacuterite de Dano libegravere plus facilement sa phase ferrique que celle de
Koubri Etant donneacute que les phases ferriques sont les mecircmes pour les deux lateacuterites on
pourrait conclure que la diffeacuterence provient aussi du fait que la lateacuterite de Dano est beaucoup
plus riche en fer Ce qui facilite son extraction et que pour Koubri la phase Anastase en TiO2
pourrait gecircner son extraction
3- Effet de trois types drsquoacides sur la deacutegradation du BM (lateacuterite de Dano et
Koubri)
Nous avons compareacute lrsquoefficaciteacute de 3 acides (sulfurique laquoH2SO4raquo chlorhydrique laquoHCl raquo et
nitrique laquoHNO3raquo) pour lrsquoextraction du fer des lateacuterites La concentration de la solution du
BM utiliseacutee est de 40 mg L-1
la concentration en H2O2 est toujours maintenue agrave 6 mg L-1
Figure 22 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri
La figure 25 montre que la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est la plus efficace pour la
deacutecoloration de la solution En effet Pour la lateacuterite de Dano le td est de 40 mn pour le H2SO4
et drsquoune heure (1h) et 1h30 pour le HNO3 et le HCl respectivement Pour celle de Koubri le
td de la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est drsquoune heure (1h) tandis que pour des deux autres
acides HCl et HNO3 les td sont respectivement de deux (2h) et quatre heure (4h)
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri
[BM] mg L-1
Dano Koubri
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Rendement () 9991 9890 9797 9685 9593 9223
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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On peut deacuteduire que lrsquoefficaciteacute de lrsquoattaque acide par le H2SO4 utiliseacute pour extraire le fer de
la lateacuterite est due au caractegravere diacide (H2SO4)
4- Etude cineacutetique de deacutecoloration par lrsquoattaque acide (Dano et Koubri)
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig26)
Figure 23 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer extrait de la lateacuterite
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction des attaques acides (Dano et Koubri)
Attaque acide Dano Koubri
kapp
OR
DR
E 1 par
rapport
agrave B
M
HCl 00127 00094
HNO3 00131 00096
H2SO4 00142 00194
Nous remarquons que lrsquoutilisation de la lateacuterite de Dano ne change pas lrsquoordre apparent de la
vitesse de deacutegradation qui reste eacutegale 1 La valeur de kapp varie de 127 10-2
min-1
pour HCl et
142 10-2
min pour H2SO4 ce qui confirme bien le reacutesultat obtenu pour la figure 19
Pour la lateacuterite de Koubri la valeur de kapp varie de 910-3
min-1
pour HCl et 194 10-2
min-1
pour H2SO4
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5- Etude comparative entre le traitement du BM en utilisant le rapport R et le fer
de la lateacuterite (Dano et Koubri)
Sur la figure 27 nous avons superposeacute les reacutesultats obtenus pour la deacutegradation drsquoune solution
de 40 mg L-1
du BM en preacutesence de 6 mg L-1
de H2O2 avec lrsquoajout de Fer extrait de la lateacuterite
de Dano et Koubri drsquoune part et le fer industriel drsquoautre part
Figure 24 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel
Il est montreacute que le taux de deacutegradation obtenu est perceptiblement le mecircme seule reste un
handicap le temps de traitement 20 min pour le fer industriel 40 min pour le fer extrait de la
lateacuterite de Dano et 1h pour celui de Koubri
Le traitement par la lateacuterite de Dano est efficace et preacutesente donc un avantage certains
puisqursquoil permet de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du BM par rapport agrave celui par la lateacuterite de
Koubri qui deacutegrade seulement que 9796
Beaucoup drsquoeacutetudes ont eacuteteacute faites sur lrsquoeacutelimination du bleu de meacutethylegravene En utilisant le
charbon actif commercial CECA40 de granulomeacutetrie infeacuterieure agrave 125 μm Houas et al (1999)
ont eacutelimineacute 93 du BM dans lrsquoeau pour un temps de contact de 5heures Kumar and
Tamilarasan (2013) ont utiliseacute 01g de charbon actif agrave base des graines drsquoacacia pour eacuteliminer
9312 de BM Bennani et al (2010) ont eacutetudieacute lrsquoadsorption BM sur lrsquoargile brute et
purifieacutee Ils ont montreacute que le processus drsquoadsorption est tregraves rapide et que 95 de la quantiteacute
adsorbeacutee est atteinte pendant les dix premiegraveres minutes Talidi (2006) a utiliseacute la pyrophyllite
(argile) il a montreacute que lrsquoadsorption du BM est de lrsquoordre de 7845 6658 et 5471
respectivement pour les concentrations initiales de 75 225 et 374ppm Sassi and Bennour
(2011) ont utiliseacute le traitement biologique par Biosorption du BM par Pseudomonas
Aeruginosa isoleacute agrave partir drsquoune boue de laiterie a montreacute un taux drsquoeacutelimination du BM variant
de 45 agrave 55 aux valeurs de pH = 7 et 8
Nous pouvons dire que le traitement par la lateacuterite a permis de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du
BM par rapport aux eacutetudes faites en utilisant drsquoautres mateacuteriaux et que la lateacuterite recouvre
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 100 200 300
[BM
] mg
Lˉˡ
temps de traitement (mn)
Attaque acide
(Dano)
Attaque acide
(Koubri)
Fer industriel
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33 du continent mondial ce qui pourrait rendre son utilisation moins chegravere par rapport aux
autres traitements (Fer industriel Charbon actifhellip) puis qursquoon nrsquoa pas fait une eacutetude
eacuteconomique pour voir son cout
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CONCLUSION
Ce travail qui a porteacute sur la deacutegradation du colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute
Fenton en comparant les performances obtenues entre lrsquoutilisation du fer industriel (Fenton
classique) et le fer extrait de la lateacuterite ont montreacute que
Pour lrsquoutilisation du fer industriel la deacutegradation du BM est obtenue agrave une valeur de 3 pour
une variation du rapport des concentrations R de 15 agrave 5 et que lrsquoutilisation du peroxyde (H2O2)
seul ne peut pas deacutegrader le BM car son pouvoir oxydant nrsquoest pas assez suffisant pour
pouvoir deacutegrader le colorant Lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute est donc intimement lieacutee agrave lrsquoexistence de
deux reacuteactifs En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
le temps de deacutecoloration
(td) passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 et pour celle de 40 mg L-1
il
passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R Le traitement du BM par proceacutedeacute
fenton est donc tributaire de lrsquoutilisation de Fe2+
Afin de minimiser le coucirct du traitement et surtout voir lrsquoefficaciteacute du traitement en utilisant la
lateacuterite nous avons essayeacute de remplacer le fer industriel par le fer extrait de la lateacuterite
provenant de deux reacutegions du Burkina-Faso Dano et Koubri
Les reacutesultats obtenus par lrsquoutilisation du fer de la lateacuterite sont inteacuteressants pour des eacutetudes sur
drsquoautres colorants En effet le lit de lateacuterite avec ajustement du pH a permis une deacutegradation du
colorant de 44 pour un temps de traitement de 5h tandis que le traitement par lrsquoattaque acide
lui a deacutegradeacute le BM de pregraves que 100 En effet les taux drsquoabattements pour lrsquoattaque acide de
la lateacuterite de Dano et de Koubri sont respectivement de 99 au bout de 40 min et de 97 pour
une manipulation drsquoenviron 1 h
Cette eacutetude sur la deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en utilisation le fer de la lateacuterite
nous a permis de montrer qursquoil est possible de simplifier de point de vue utilisation et coucirct le
proceacutedeacute Fenton pour les colorants syntheacutetiques drsquoeffluents industriel
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PERSPECTIVES
En perspectives il serait inteacuteressant
De faire une eacutetude approfondi pour voir le cout du traitement du proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite
Essayer de traiter drsquoautres familles de colorants en utilisant la lateacuterite attaqueacutee par
lrsquoacide pour voir lrsquoefficaciteacute du systegraveme
Appliquer le traitement sur des effluents textiles reacuteels
Imaginer un systegraveme de traitement agrave grand eacutechelle
Essayer le traitement sur drsquoautres polluants reacutecalcitrant PCB pheacutenol pesticides
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REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE
Adnosinda M Martins M Nelson LJD Queiroz M (2003) Comparative studies of
fungal degradation of single or mixed bioaccessible reactive azo dyes Chemosphere
Vol 52 Page 973
Anselme C Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New-York Mc Graw
Hill Mallevialle Page 1087
Bach A Zach-Maor A Semiat R (2010) Characterization of iron oxide nanocatalyst in
mineralization processes Elsevier pp 6 Page 6
Barbeni M Minero C Pelizzetti E (1987) Chemical degradation of chlorophenols with
Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 16 Page 2237
Barclay S Buckley C (2000) Waste minimization guide for the textile industry University
of Durban South Africa Water Research Commission 1 Page 8
Barka N (2008) Lrsquoeacutelimination des colorants de synthegravese par adsorption sur un phosphate
naturel et par degradation photo catalytique sur TiO2 supporte (Thegravese doctorat Ndeg65)
Universiteacute Ibn Zohr UFR Physico-chimie des Mateacuteriaux agrave Caractegraveres Appliqueacutes Page
149
Benitez FJ Acero JL Real FJ (2001) The role of hydroxyl radical for the decomposition
of p-hydroxyl phenylacateic acid in aqueous solution Wat Res Vol 35 5 Page1343
Bennani Karim A Mounir B Hachkar M Bakasse M Yaacoubi A (2010) Elimination
du colorant basique ldquoBleu de meacutethylegravenerdquo en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi Erudit
_Journal of Water Science Vol 23 ndeg4 Page 388
Bouafia S (2010) Deacutegradation des colorants textiles par procegravedes drsquooxydation avanceacutee baseacutee
sur la reacuteaction de Fenton (Thegravese doctorat) Paris-Est et Saad Dahlab Paris Page160
Brillas E Boye B Sires I Garrido J Rodriguez R Arias C Cabot P-L (2004)
Electrochemical destruction of chlorophenoxy herbicides by anodic oxidation and
electro-fenton using a boron-bored diamond Electrochim Acta Vol49 Page 4496
Calobro V Pantano G Kang R Molinari R Drioli E (1990) Experimentation study on
integrated membrane processes in treatment of solution simulating textile effluents
Energy and analysis Vol 78 ndeg 2 Page 277
Cao J Wei L Huang Q Han S (1999) Reducing degradation of azo bye zero-valent iron
in aqueous solution Chemosphere Vol38 Page 571
De Heredia JB Torregrosa J Dominguez JR Peres JA (2001) Kinetic model for
phenolic compound oxidation by Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 45 Page90
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 41 -
Derradji C (2012) Traitement des eaux industrielles degradation des colorants azoiumlques par
un procegravede inteacutegreacute couplant un procegravede drsquooxydation avanceacutee et un traitement biologique
(Thegravese doctorat) Universiteacute Ferhat Abbas Page187
Diagne M (2006) Etude de degradation par oxydation avanceacutee eacutelectrochimique et
photochimique de pesticides organophosphoreacutes application a la degradation du
parathion meacutethyle et de lrsquoacephate en milieu aqueux (Thegravese doctorat) Universiteacute de
Marne-La valleacutee Page200
Ghosh D Bhattacharyya KG (2002) Adsorption of methylene blue on kaolinite Appl clay
Sci Vol20 Page 300
Goel RK Flora JRV Ferry J (2003) Mechanisms for naphthalene removal during
electrolytic aeration Wat Res V 37 Page 901
Gurses A Dogar Ccedil Yalcin M Accedilikyildiz M Bayrak R Karaca S (2006) The
adsorption kinetics of the cationic dye methylene blue onto clay J Hazard MatB Vol
131 Page 228
Haber F Weiss J (1934) The catalytic decomposition of hydrogen peroxide by iron salts
Pro Roy Soc A Vol147 Page 351
Hamada K Nishizawa M Yoshida D Mitsuishi M (1998) Degradation of an azo dye by
sodium hypochlorite in aqueous surfactant solution Dyes and pigments Vol 36 Page
322
Hayet B (2011) Elimination du 4-chlorophenols par POA (Thegravese doctorat) University Abou
Barh Belkaid Alger Page 164
Hsing HJ Chiang PC Chang EE Chen MY (2007) The decolorization and
mineralization of acid orange 6 azo in aqueous solution by advanced oxidation
processes A comparative study J Hazard Matter Page 16
Jaussaud P (1993) Histoire des colorants naturels Page 3
Kumar M Tamilarasan R (2013) Modeling studies for the removal of methylene blue from
aqueous solution using acacia fumosa seed shell activated carbon Elsevier Page 1116
Kuo CY Lo SL (1999) Oxidation of aqueous chlorobiphenols with photo-Fenton process
Chemosphere Vol 38page2051
Kuo W (1992) Decolorizing dye wastewater with Fentonrsquos reagent Vol 26 Ndeg 7 Page 886
Li ZM Shea PJ Comfort SD (1997) Fenton oxidation of 2 4 6-trinitrotoluene in
contaminated soil slurries Envir Eng Sci Vol 14 Page 56
Lopez C Valade AG Combourieu B Mielgo I Bouchon B Lema JM (2004)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 42 -
Mechanism of enzymatic degradation of the azo dye orange ii determined by exist 1h
nuclear magnetic resonance and electrospray ionization-ion trap mass spectrometry
Biochem Vol 335 Page 149
Mansour HB Boughzala O Dridi D Barillier D Chekir-Ghedira L Mosrati R (2010)
Les colorants textiles sources de Contamination de lrsquoeau Criblage de la toxiciteacute et des
meacutethodes de traitement Erudit Vol 24 ndeg 3 Page 238
Marciel R Santrsquoanna JGL Dezotti M (2004) Phenol removal from high salinity effluents
using Fentonrsquos reagent and photo-fenton reactions Chemosphere Vol57 Page 719
Martinez-Huitle CA Ferro S (2006) Electrochemical oxidation of organic polluants for the
wastewater treatment direct and indirect processes Chem Soc Rev Vol 35 Page
1340
Meink F Stoof H Kohrschuter H (1997) Les eaux reacutesiduaires individuelles Masson 2egraveme
eacutedition
Nadjette (2009) Deacutegradation photo catalytique de polluants organiques (Meacutethyle orange
pentachlorophenol et acide benzoiumlque) en preacutesence du dioxyde de titane nanocristallin
eacutelaboreacute par la meacutethode sol-gel (Thegravese doctorat) Badji Mokhtar-Annaba University
Page101
Naima S (2008) Traitement des effluents des huileries drsquoolive par oxydation au H2O2 (Thegravese
doctorat) Universiteacute MrsquoHamed Bougara-Boumerdes Laboratoire de Recherche
Technologie Alimentaire (LRTA) Page 154
Neyens E Baeyens J Weemaes M De Heyder B (2003) Pilot-scale peroxidation (H2O2)
of sewage sludge J Hazard MatB Page 106
Oturan M Aaron J Oturan N Pinson J (1999) Degradation of chlorophenoxyacid
herbicide in aqueous media using a nevol electrochemical method Pestic Sci Vol55
Page 562
Ounissa K (1996) Biodeacutegradabiliteacute adsorption et eacutechange ionique de quelques colorants
cationiques preacutesents dans les effluents liquides de la teinturerie de lrsquouniteacute Couvertex
drsquoAinDjasser (Thegravese doctorat) University Mentouri Constantine Page 103
Pagga U Brown D (1986) The degradation of dyestuffs part II Behaviour of dyestuffs in
aerobic biodegradation tests Chemosphere 15 4 Page 491
Parsons S (2004) Advanced oxidation processes for water and wastewater treatment Iwa
Alliance House Londres Page 356
Raghavacharya C (1997) Color removal from industrial effluents - A comparative review of
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 43 -
available technologies Chem Eng World Vol 32 Page 54
Redha MD (2011) Traitement de colorants azoiumlque et anthroquinoniques par procegravedes
drsquooxydation avanceacutees (POA) (Thegravese doctorat) Universiteacute de Sciences et Tchnologies de
Lille 1 Universiteacute Abdelhamid IBN Badis de Mostaganem Page 202
Spadaro JT Isabelle L Renganathan V (1994) Hydroxyl radical mediated degradation of
azo dyes Evidence for benzene generation Envir Sci Techn Vol 26 Page 1389
Suty H De Traversay C Coste M (2003) Application of advanced oxidation processes
Present and future Page 8
Tang W Huang CP (1996) 2 4-dichlorophenol oxidation kinetics by Fentonrsquos reagent
Environ Scie Techn Vol17 Page 1378
Tang WZ Tassos S (1997) Oxidation kinetics and mechanisms of trihalomethanes by
Fentonrsquos reagent Wat Res Vol 31 Ndeg 5 Page 1125
Taylor J Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New - York Mc Graw-
Hill Vol 9 Page 9
Tsai W Hsu H Su TY Lin KY Minglin C Dai T (2007) The adsorption of cationic
dye from aqueous solution onto acid-activated andesite J Hazard Matter Vol147
Page 1062
Van der Bruggen B Lejon l Vandecasteele C (2003) Reuse treatment and discharge of the
concentration of pressure-driven membrane processes Environ Scie Techn Vol 37 ndeg
37 Page 3738
Vendevivere PC Bianchi R Verstraete W Y (1998) Treatment and creuse from the textile
wet-processing industry Review of emerging technologies J Chem Techn Biotechn
Vol72 Page 302
Watts RJ Jones AP Chen P-H Kenny A (1997) Mineral-catalyzed Fenton-like
oxidation of sorbed chlorobenzenes Water Environment Research 69 Page 275
Wu CH Chang CL (2006) Decolorization of reactive red 2 by advanced processes
comparative studies of homogeneous and heterogeneous systems J Hazard Matter
Page 272
Yameogo DDS (2013) Deacutegradation de lrsquoamarante par procegravede photo-Fenton homogegravene et
heacuteteacuterogegravene avec charbon actif(CA) (Rapport de stage) Page 30 2IE
Yoshida M Lee BD Hosomi M (2000) Decomposition of aqueous tetrachloroethylene by
Fenton oxidation treatment Water Sci Technol Vol 42 Page 208
Zaviska F Drogui P Mercier G Blais J-F (2009) Proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee dans le
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 44 -
traitement des eaux et des effluents industriels Application agrave la deacutegradation des
polluants reacutefractaires Erudit Vol 22 ndeg 4 Page 564
Zawlotzki Guivarch E (2004) Traitement des polluants organiques en milieux aqueux par
procegravede eacutelectrochimique drsquooxydation avanceacutee ldquoElectro-Fentonrdquo Application a la
mineacuteralisation des colorants syntheacutetiques (Thegravese doctorat) Universiteacute de Marne-La
valleacutee Page 205
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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C- Meacutethodes chimique
Les techniques drsquooxydation chimiques sont geacuteneacuteralement appliqueacutees quand les proceacutedeacutes
biologiques sont inefficaces Elles peuvent ecirctre ainsi utiliseacutees pour les proceacutedeacutes biologiques en
eacutetapes de preacutetraitement afin de diminuer la charge polluante Lrsquooxydation chimique est
eacutegalement appliqueacutee pour le traitement des organiques dangereux preacutesents en faibles
concentrations et des effluents chargeacutes de constituants reacutesistants aux meacutethodes de
biodeacutegradation Le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) le Cl2 et O3 sont les reacuteactifs les plus souvent
utiliseacutes pour ce type de traitement Le H2O2 est un oxydant moyennement fort et son application
pour le traitement des polluants organiques et inorganiques est bien eacutetablie (Neyens et al
2003) Mais lrsquooxydation par H2O2 nrsquoest pas suffisamment efficace pour de fortes concentrations
en colorant Hamada et al (1998) ont proposeacute de traiter les colorants azoiumlques par hypochlorure
de sodium Cependant si la moleacutecule initiale est deacutetruite les halogegravenes sont susceptibles de
former des trihalomeacutethanes comme sous-produits de deacutegradation lesquels sont canceacuterigegravenes
pour lrsquoHomme
Drsquoougrave la neacutecessiteacute drsquoutiliser des produits drsquooxydation encore plus performant comme les
proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutes (POA)
2- Procegravedes classiques de traitement des effluents textiles Proceacutedeacutes drsquoOxydation
Avanceacutee (POA)
Lrsquoindustrialisation intensive qui a vu le jour au cours du dernier siegravecle a causeacute lrsquoapparition dans
lrsquoenvironnement de polluants eacutemergents reacutefractaires qui sont reconnus canceacuterigegravenes et
mutagegravenes Dans lrsquooptique de limiter la pollution de lrsquoenvironnement des strateacutegies de
traitement efficaces et eacutecologiques ont eacuteteacute deacuteveloppeacutees Parmi ces strateacutegies se trouve
lrsquoapplication des proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee (POA) Figure 3
Figure 3 Diffeacuterents proceacutedeacutes doxydations avanceacutes (POA)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Il srsquoagit de proceacutedeacutes de traitement oxydatif qui peuvent ecirctre subdiviseacutes en quatre groupes
(Zaviska et al 2009)
les proceacutedeacutes drsquooxydation chimique en phase homogegravene (H2O2Fe2+
et H2O2O3)
les proceacutedeacutes photo catalytiques en phase homogegravene etou heacuteteacuterogegravene (H2O2UV
O3UV et Fe2+
H2O2UV TiO2UV)
les proceacutedeacutes drsquooxydation sono chimique et
les proceacutedeacutes drsquooxydation eacutelectrochimique
Ces technologies sont toutes baseacutees sur la production drsquoentiteacutes radicalaires notamment les
radicaux hydroxyles (OHbull) qui sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse
utiliser dans le domaine du traitement des eaux et des effluents industriels et reacutepondent aux
critegraveres suivant (Suty et al 2003)
Ne pas induire de pollution secondaire
Non toxique
Non corrosif pour les eacutequipements
Etre le plus rentable possible
Etre relativement le plus simple agrave manipuler
Les OHbull sont des espegraveces oxydantes les plus puissantes que lrsquoon puisse utiliser dans le domaine des
eaux et des effluents industriels avec une vitesse drsquooxydation (109
fois plus eacuteleveacutee) agrave celle de
lrsquoozone et son potentiel drsquooxydation est de 28 VENH (Parsons 2004) Tableau 1
Tableau 1 Comparaison des pouvoirs oxydants de divers oxydant chimique
Oxydant Pouvoir oxydant Edeg (VENH)
OHbull 280
Oo 242
O3 207
H2O2 (milieu acide) 178
Cl2 136
O2 123
Plusieurs secteurs ont utiliseacutes ces proceacutedeacutes pour traiter leurs eaux par exemple Parsons (2004)
lrsquoa utiliseacute pour le traitement des eaux de surface et souterraines Martinez-Huitle and Ferro
(2006) lrsquoont utiliseacute pour le traitement des eaux industrielles Hayet (2011) lrsquoa testeacute dans
lrsquoeacutelimination du 4- chloropheacutenol Hsing et al (2007) et Wu and Chang (2006) ont lrsquoutiliseacute pour
deacutecolorer les eaux des industries textiles Bouafia (2010) a utiliseacute le proceacutedeacute drsquooxydation
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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avanceacutee baseacutee sur le reacuteactif de fenton pour deacutegrader les colorants textiles Derradji (2012) a
coupleacute le POA avec un traitement biologique pour le traitement des eaux useacutees industrielles
3- Reacuteactif de Fenton (H2O2Fe2+
)
Fenton avait deacutecrivit agrave la fin du XIX egraveme
siegravecle que le fer ferreux (Fe2+
) favorisait fortement
lrsquooxydation de lrsquoacide maleacuteique par le peroxyde drsquohydrogegravene (H2O2) en milieu acide (Fenton
1894) Des travaux ulteacuterieurs ont montreacute que la combinaison de H2O2 et de Fe2+
nommeacute
laquo Reacuteactif de Fenton raquo eacutetant un oxydant efficace pour une grande varieacuteteacute de substrats
organiques notamment les pheacutenols les pesticides les aromatiques polycycliques et des
colorants en particulier les azoiumlques (Spadaro et al 1994 Benitez et al 2001 De Heredia et
al 2001) Quarante (40) ans plus tard Haber and Weiss (1934) identifiaient le radical
Hydroxyl comme eacutetant lrsquoespegravece oxydante de la reacuteaction preacutesenteacutee ci-dessous et communeacutement
appeleacutee reacuteaction de Fenton
(Eq2)
Le fer ferrique geacuteneacutereacute peut ensuite reacuteagir avec le peroxyde drsquohydrogegravene pour redonner le fer
ferreux
(Eq3)
La vitesse de deacutecomposition de H2O2 par le Fer II augmente lorsque le pH augmente (le 5) car
dans cette gamme de pH la forme preacutedominante Fe(OH) 2+
est beaucoup plus reacuteactive que lrsquoion
Fe2+
(Kuo 1992)
Lrsquoeacutetude de la deacutepollution des effluents textiles coloreacutes par le proceacutedeacute Fenton (systegraveme H2O2
Fe2+
) a eacuteteacute reacuteveacuteleacutee tregraves efficace et plusieurs eacutetudes ont montreacute que le taux de mineacuteralisation des
colorants syntheacutetiques augmente avec lrsquoaugmentation des doses des reacuteactifs et du temps de
reacuteaction Le rapport des reacuteactifs R =
et le rapport
joue aussi un rocircle important
dans la vitesse de deacutegradation de colorants de deacutepart et sur le taux de mineacuteralisation (Kuo
1992)
Le proceacutedeacute Fenton possegravede trois (03) caracteacuteristiques attractives pour le traitement des
composeacutes organiques (Redha 2011)
Les radicaux hydroxyles OHbull produits reacuteagissent tregraves rapidement (10
9 fois plus reacuteactif
que le O3)
Les reacuteactifs sont simples agrave manipuler et sans danger pour lrsquoenvironnement
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Les produits finaux de deacutegradation (H2O CO2 ions mineacuteraux et hydroxydes ferriques)
nrsquointroduisent pas une pollution suppleacutementaire
Le proceacutedeacute de Fenton est composeacute geacuteneacuteralement de quatre eacutetapes principales ajustement du
pH oxydation neutralisation et coagulationpreacutecipitation Pour lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute la
reacuteaction de fenton ne peut se produire qursquoagrave un pH voisin ou eacutegal agrave 3 ce qui reacutesulte un ajout des
solutions acides Au-delagrave des valeurs de pH comprises entre 3 et 4 le fer (Fe2+
ou Fe3+
) est
susceptible de preacutecipiter et former des hydroxydes de fer induisant ainsi une faible activiteacute
catalytique Le milieu doit ecirctre approvisionneacute drsquoune maniegravere continue Ce qui peut alourdir les
couts de traitement
Le proceacutedeacute Fenton est consideacutereacute aujourdrsquohui comme le proceacutedeacute dont sa mise en œuvre est facile
et plus utiliseacute dans le monde pour le traitement drsquoeffluents industriels textiles mais le proceacutedeacute
est limiteacute par le manque de geacuteneacuteration du catalyseur qui neacutecessite geacuteneacuteralement un apport
constat en reacuteactif et qui contraint de ce fait agrave lrsquoapprovisionner en continu le milieu en peroxyde
drsquohydrogegravene (H2O2) tregraves couteux
III- LA LATERITE
Le Burkina-Faso est un pays de lrsquoAfrique occidentale avec une superficie de 274 000 kmsup2 et le
recouvrement lateacuteritique est un caractegravere dominant des paysages peacuteneacuteplaines ou tabulaires qui
caracteacuterisent sa plus grande partie Les lateacuterites se preacutesentent sous forme de plateaux eacutetendus
buttes teacutemoins cuirasses indureacutes etc Lrsquoeacutepaisseur de ces lateacuterites varie selon la nature des
formations sur lesquelles elles se reposent
La lateacuterite (du latin later brique) est une roche rouge ou brun qui se forme par alteacuteration des
roches sous les climats tropicaux Elle est constitueacutee du fer (Limonite ferrihydrite geothite
heacutematite) drsquoaluminium (Gibbsite cliachite boehmite) de titane de manganegravese et de
silicium On la trouve surtout en domaine intertropical et recouvre 33 des continents
Pour lrsquoeacutetude de la deacutegradation du colorant BM nous avons utiliseacute deux types de lateacuterite
provenant lrsquoune de la reacutegion de Koubri dans le Centre et contenant 314 de fer et lrsquoautre dans
la reacutegion Sud-Ouest du Burkina-Faso contenant 447 pour le traitement (Figure 4) Ces
lateacuterites ont eacuteteacute caracteacuteriseacutees au Laboratoire CRISMAT (Centre National de Recherche et de
Technologie Mateacuteriaux ENSI Caen) en France
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Figure 4 Localisation des reacutegions (DANO et KOUBRI)
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE II MATERIELS ET METHODE
Lrsquoutilisation des substances organiques dans lrsquoindustrie sans traitement est la deacutegradation de la
qualiteacute des eaux qui se reacutepercute sur la santeacute de lrsquoecirctre humain Dans ce chapitre nous allons voir
les produits et mateacuteriels ainsi que la meacutethodologie expeacuterimentale utiliseacutes pour la deacutegradation du
colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute Fenton en phase homogegravene en utilisant le fer
industriel puis le fer extrait de la lateacuterite
Nous preacutesentons en premier lieu la technique du dosage du BM et les reacuteactifs utiliseacutes pour la
deacutegradation de notre colorant Nous eacutevoquons les techniques de caracteacuterisation de la lateacuterite par
diffraction des rayons X et analyse quantitative
I- PRODUITS ET MATERIELS
1 Les produits utiliseacutes (Fer industriel H2O2 BM acide lateacuterite)
Pour lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite nous avons utiliseacute
certains reacuteactifs qui sont illustreacutes dans le tableau 2
Tableau 2 Produits chimiques utiliseacutes
Produits Fournisseur Qualiteacute
Bleu de meacutethylegravene Fluka 96
Peroxyde drsquohydrogegravene
(H2O2)
Preacutepareacute par
Laboratoires Gilbert (CA 655-
301-3)
9
Acide sulfurique (H2SO4) Sigma-Aldrich (CA 7664-93-9) 95-97
Sulfate ferreux (FeSO4
7H2O
Fluka Chemika (CA44990) 98
Hydroxyde de Sodium
NaOH
Sigma Aldrich 32
Eau ultra-pure ou Milli-Q Polisseur drsquoeau du LEDES 0055 microScm ou 183
MΏ
2- Mateacuteriels utiliseacutes
Les mateacuteriels utiliseacutes pour les suivis cineacutetiques de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite sont la spectrophotomeacutetrie DR 5000 la lateacuterite et les trois types drsquoacides
lrsquoacide sulfurique lrsquoacide chlorhydrique lrsquoacide nitrique pour lrsquoextraction du fer de la lateacuterite
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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Figure 5 DR 5000 et la lateacuterite utiliseacutee pour la deacutegradation du BM
Les eacutechantillons de lateacuterites utiliseacutees lors de ce travail ont eacuteteacute caracteacuteriseacutes au Laboratoire
CRISMAT (Centre National de Recherche Technologique Mateacuteriaux ENSI Caen) en France Ils
proviennent de deux reacutegions du Burkina-Faso (Dano et Koubri) contiennent respectivement 44
7 et 314 de fer et ont eacuteteacute obtenus par les analyses en diffraction des rayons X (DRX) et en
microscopie eacutelectronique agrave balayage (MEB)
Le principe de lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS
Lrsquoanalyse eacuteleacutementaire EDS est une analyse quantitative en des points ou zones speacutecifiques dun
eacutechantillon en utilisant la spectromeacutetrie agrave seacutelection deacutenergie (EDS)
Son principe est que par lintermeacutediaire dun canon agrave eacutelectrons un faisceau deacutelectrons est envoyeacute
sur leacutechantillon En contact avec la matiegravere ces eacutelectrons interagissent de diffeacuterentes faccedilons
Le MEB-EDS du laboratoire va permettre dexploiter trois informations distinctes dont deux qui
vont ecirctre traduites en images
-Une image en eacutelectrons secondaires (SE) qui naicirct dune interaction entre les eacutelectrons du
faisceau et les eacutelectrons des couches eacutelectroniques de latome et qui nous donnera une
information topographique de leacutechantillon
- Une image en eacutelectrons reacutetrodiffuseacutes (BSE) qui reacutesulte de linteraction entre les eacutelectrons du
faisceau le noyau et le nuage eacutelectronique de latome et qui permettra de creacuteer une image par
contraste chimique
- Une troisiegraveme information que lon obtient est une analyse eacuteleacutementaire le microscope
eacutelectronique agrave balayage eacutetant coupleacute agrave un deacutetecteur de rayons X agrave dispersion deacutenergie
Le principe de lrsquoanalyse par Diffraction Rayon X (DRX)
La diffraction des rayons X est une technique danalyse fondeacutee comme son nom lrsquoindique sur la
diffraction des rayons X sur la matiegravere La diffraction des rayons X est un pheacutenomegravene
dinterfeacuterence constructive qui se produit quand un faisceau de rayons X (onde
eacutelectromagneacutetique) peacutenegravetre dans un cristal (empilement peacuteriodique datomes) Il peut donc
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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apparaitre quand on place un monocristal un poly-cristal ou une poudre devant une source de
rayons X Lemplacement des faisceaux diffracteacutes nous informe sur la peacuteriodiciteacute du (des) cristal
tandis que lintensiteacute de ces faisceaux nous informe sur la nature et la position des atomes
contenus dans le cristal La position des intensiteacutes diffracteacutees nous renseignera sur la taille de la
maille tandis que lintensiteacute nous permettra de calculer la position des atomes dans la maille
ainsi que leur nature Les proprieacuteteacutes chimiques ou physiques dun mateacuteriau deacutependent de la
position et la nature des atomes du cristal
Les caracteacuteristiques du diffractomegravetre des eacutechantillons de la poudre de lateacuterite analyseacutee sur un
diffractomegravetre Bruker D8 vario 1 eacutequipeacute drsquoun monochromateur avant et drsquoun deacutetecteur Lynx-
Eye sont rassembleacutees dans le tableau et figures ci-dessous
Tableau 3 Caracteacuteristiques du diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Diffractomegravetre Bruker D8 vario 1
Position initiale [deg2Th] 10 0050
Position finale [deg2Th] 99 9910
Taille [deg2Th] 00110
Temps drsquoeacutetape de balayage [s] 1170
Fente de divergence Fixed
Fente de divergence [mm] 2
Tempeacuterature de mesure [degC] 21
Mateacuteriel drsquoanode Cu
K Alpha 1 [Aring] 154060
Geacuteneacuterateur 40 mA 40 kV
Monochromateur de rayon incident Oui
Rotation Non
Ouverture de deacutetecteur [deg] 35
Deacutetecteur de discrimination LL [V] 017
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Figure 6 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Dano
Figure 7 Diagramme de diffraction RX de la lateacuterite de Koubri
Les diffeacuterentes phases des eacutechantillons de lateacuterites par lrsquoanalyse en diffraction RX sont
reacutecapituleacutees sur ce tableau
Tableau 4 Reacutecapitulatif des eacutechantillons de lateacuterites par lanalyse par diffraction RX (DRX)
Phase Koubri Dano
-massique -massique
Phase majoritaire Kaolinite 333 36
Quartz 326 161
Deuxiegraveme sous-ensemble de phase Goethite FeO(OH) 211 352
Heacutematite Fe2O3 73 63
Ferrite
(fer-alpha)
3 32
Phase anatase TiO2 27
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II- METHODOLOGIE EXPERIMENTALE
1- Preacuteparation de la solution du bleu de meacutethylegravene
La solution megravere du BM de concentration 1 g L-1
a eacuteteacute preacutepareacutee en mettant les cristaux dans un
litre drsquoeau distilleacutee Les solutions standard pour lrsquoeacutetablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage ont
eacuteteacute obtenues par des dilutions successives jusqursquoaux concentrations deacutesireacutees
Le suivi de lrsquoeacutevolution de la concentration du BM au cours du temps est fait par
spectrophotomeacutetrie UVVisible
2- Principe de la spectrophotomeacutetrie UVVisible
La spectrophotomeacutetrie est une technique analytique quantitative qui consiste agrave mesurer
lrsquoabsorbance ou la densiteacute optique drsquoune substance chimique donneacutee en solution La meacutethode
repose sur la loi de Beer-Lambert qui eacutenonce
Lorsqursquoune substance absorbe de la lumiegravere dans le domaine de lrsquoultra-violet et du
visible lrsquoeacutenergie absorbeacutee provoque des perturbations dans la structure eacutelectronique des
atomes ions ou moleacutecules Un ou plusieurs eacutelectrons utilisent cette eacutenergie pour sauter
drsquoun niveau de basse eacutenergie agrave un niveau de plus haute eacutenergie Ces transitions
eacutelectroniques se font dans le domaine de 350 agrave 800nm pour le visible et entre 200 agrave 350
nm pour lrsquoultra-violet
Un milieu homogegravene traverseacute par la lumiegravere absorbe une partie de celle-ci les
diffeacuterentes radiations constituant le faisceau incident sont diffeacuteremment absorbeacutees
suivant leur longueur drsquoonde et les radiations transmisses sont alors caracteacuteristiques du
milieu
Soit un rayon lumineux monochromatique de longueur drsquoonde λ traversant un milieu
homogegravene drsquoeacutepaisseur l Le taux de deacutecroissance de lrsquointensiteacute lumineuse en fonction de
lrsquoeacutepaisseur du milieu absorbant est donneacute par la loi de Lambert
A= log (
) (Eq4)
Avec
I0 intensiteacute initiale de la lumiegravere traverseacutee
I intensiteacute de la lumiegravere transmise
A absorbance
La spectrophotomeacutetrie UVVisible permet de suivre la deacutecoloration des solutions gracircce aux
absorbances qui eacutevoluent en fonction du temps de traitement Elle permet eacutegalement de suivre
lrsquoeacutevolution des ions gracircce agrave leurs diffeacuterents dosages
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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3- Caracteacuterisation par spectrophotomeacutetrie UVVisible des solutions du BM
a- Deacutetermination des longueurs drsquoondes drsquoabsorption maximale
Le spectre drsquoabsorbance du BM a eacuteteacute balayeacute entre 200 et 800 nm afin de suivre quantitativement
sa concentration Les pics de notre colorant sont obtenus agrave 661nm et 291nm (fig 8) Les
diffeacuterentes absorbances ont eacuteteacute deacutetermineacutees et une courbe deacutetalonnage a eacuteteacute traceacutee en utilisant
des solutions standard variant de 0 agrave 8 mg L-1
pour les deux longueurs drsquoondes
Figure 8 Spectre du Bleu de meacutethylegravene
b- Etablissement de la courbe drsquoeacutetalonnage du BM
La concentration [Fx] des solutions eacutetalon varie de 1 agrave 8 mg L-1
Les volumes agrave preacutelever sont
calculeacutes en appliquant lrsquoeacutequation suivante
(Eq5)
Avec [Fx] - Concentration de lrsquoeacutetalon
Vx - Volume drsquoeacutetalon agrave preacuteparer
[M] - Concentration de la solution megravere
Tableau 5 Diffeacuterents volumes des solutions eacutetalons du bleu de meacutethylegravene
Solution Zero 1 2 3 4 5
Concentration [mgL-1] 0 2 3 4 6 8
Volume neacutecessaire [mL] 0 02 03 04 06 08
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Pour tracer la courbe drsquoeacutetalonnage nous avons introduit les diffeacuterents volumes dans des fioles de
100 mL ensuite nous avons compleacuteteacute agrave lrsquoeau distilleacutee jusqursquoau trait de jauge On a mis la
spectrophotomeacutetrie en marche et proceacutedeacute agrave la lecture du blanc puis successivement des solutions
eacutetalons
Tableau 6 Reacutecapitulatif des absorbances agrave deux longueurs donde (661nm et 291nm)
Solution 0 1 2 3 4 5
Con (mg L-1
) 0 2 3 4 6 8
Absorbance (nm) pour λ = 661 0 085 13 18 23 3
Absorbance (nm) pour λ = 291 0 04 06 09 12 17
Figure 9 Courbe deacutetalonnage (λmax = 661 nm et λmax = 291 nm) variation de labsorbance en
fonction de la concentration du BM
4- Preacuteparation des solutions de fer
a- Solution de fer industriel
Le reacuteactif utiliseacute est le sulfate ferreux ou sulfate de fer (II) drsquoune poudre blanchacirctre agrave lrsquoeacutetat
anhydre dont la formule est FeSO4 7H2O Pour la preacuteparation du Fe2+
de concentration 3 g L-1
nous avons verseacute 3 g du sulfate ferreux anhydre dans une fiole de 1 L contenant 500 mL drsquoeau
milli-Q puis ajouter une (1) goutte drsquoacide sulfurique (H2SO4) concentreacute agrave 98 dans la fiole et
laisser agiter pendant 30 secondes Apregraves compleacuteter jusqursquoau trait de jauge et placer sous
agitation durant 1 h jusqursquoagrave lrsquoobtention drsquoune solution de couleur rouge brique
b- Solution de fer de la lateacuterite
Pour la deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite les solutions de la lateacuterite
ont eacuteteacute preacutepareacutees de la maniegravere suivante
Pour le lit de lateacuterite nous avons preacuteleveacute
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
Compleacuteter drsquoeau milli-Q (eau ultra pure) jusqursquoau trait de jauge
y = 03938x
Rsup2 = 09869
0
05
1
15
2
25
3
35
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
661nm
y = 02094x
Rsup2 = 09972
0
02
04
06
08
1
12
14
16
18
0 2 4 6 8 10
A (
nm
)
Con (mgLˉˡ)
Courbe deacutetalonnage
291 nm
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Ajuster par la suite le pH de la solution agrave 3 avec lrsquoacide sulfurique (concentreacute agrave
95-97)
Figure 8 Lit de lateacuterite
Pour la lateacuterite attaqueacute par de lrsquoacide concentreacute pour lrsquoextraction du Fer
3 g de lateacuterite dans un tube conique de 50 mL
30 m L drsquoacide (HClHNO3H2SO4)
Ajouter avec prudence 20 mL drsquoeau milli-Q pour avoir 50 mL de solution
Preacutelever le surnageant pour le traitement du bleu de meacutethylegravene
Figure 9 Attaque acide de la lateacuterite
5- Preacuteparation des meacutelanges colorant- reacuteactif de Fenton
Lrsquoeacutetude de deacutegradation du BM srsquoest faite par trois diffeacuterentes eacutetapes
Une solution du BM est soumise agrave un traitement par proceacutedeacute Fenton en utilisant du H2O2
et le fer industriel (Fe2+
) ajustement du pH agrave 3 (Fig12)
Figure 10 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer industriel
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Pour la deacutegradation du BM en utilisant la lateacuterite deux eacutetapes ont eacuteteacute imageacutes lrsquoune par
un lit de lateacuterite et lrsquoautre par la lateacuterite attaqueacutee par trois types drsquoacides (Fig13)
Figure 11 Meacutelange colorant-reacuteactif de Fenton en utilisant le fer de la lateacuterite
6- Etude cineacutetique de la deacutecoloration du BM
Nous avons deacutetermineacute la cineacutetique de deacutecoloration agrave partir des valeurs des absorbances trouveacutees
agrave 661nm La deacutetermination de la constante de vitesse kapp permet de donner un ordre de
grandeur de la vitesse Expeacuterimentalement on peut montrer que la vitesse de reacuteaction bilan du
BM srsquoeacutecrit de la maniegravere suivante
Bleu de meacutethylegravene + OHbull rarr sous-produit du bleu de meacutethylegravene (Eq6)
Pour la cineacutetique drsquoordre 1
V = -
= kapp (Eq7) reacuteaction de pseudo ordre un laquo1 raquo
Avec
V vitesse de deacutegradation catalytique (mg L-1
h-1
)
kapp constante apparente de deacutegradation (min ou h-1
)
[BM] concentration du bleu de meacutethylegravene (mg L-1
)
t temps de reacuteaction (h)
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
Ln (
) = kapp t (Eq8)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Figure 12 Reacuteaction de pseudo ordre 1
Pour la cineacutetique drsquoordre 2
V = -
= kapp (Eq9) reacuteaction de pseudo ordre un laquo2 raquo
Lrsquointeacutegration de cette eacutequation (avec c = c0 agrave t = 0) conduit agrave lrsquoeacutequation suivante
int
= - int
(Eq10)
(Eq11)
Figure 13 Reacuteaction de pseudo ordre 2
Pour le calcul des rendements ou taux drsquoabattement (τ) agrave lrsquoissu des eacutetudes cineacutetiques de
deacutegradation du BM nous avons utiliseacute cette formule ci-dessous
τ =
(Eq12)
Rsup2 = 09863
-070
-060
-050
-040
-030
-020
-010
000
0 2 4 6 8
ln (C
Co)
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 1
Rsup2 = 09499
0
0005
001
0015
002
0025
003
0 2 4 6 8
1C
temps de deacutecoloration (mn)
[BM] = 40 mg Lˉˡ
α = 2
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CHAPITRE III RESULTATS ET DISCUSSIONS
I- UTILISATION DU FER INDUSTRIEL
Tous les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes agrave tempeacuterature ambiante (25degC) Les concentrations du bleu de
meacutethylegravene choisies pour lrsquoexpeacuterience sont 10 et 40 mg L-1
1- Effet de pH du milieu
Etant donneacute que le proceacutedeacute Fenton est baseacute sur lrsquoeffet catalytique du Fer et plus preacuteciseacutement
du Fe2+
il nous est paru neacutecessaire de commencer lrsquoeacutetude par la deacutetermination du pH
optimale pour le proceacutedeacute Lrsquoajustement du pH du milieu srsquoeffectue agrave lrsquoaide drsquoune solution
drsquoacide sulfurique Ce choix est justifieacute par lrsquoexistence deacutejagrave au sein de la solution des ions
2-
suite agrave lrsquoaddition du Fe2+
sous la forme de FeSO4 7H2O
Les essais ont eacuteteacute reacutealiseacutes avec une concentration en BM de 20 mg L-1
un rapport R = 15
correspondant agrave des concentrations de 6 et 040 mg L-1
en H2O2 et Fe2+
respectivement et
pour des valeurs de pH variant entre 3 et 5 Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacute sur figure 16
Figure 14 Effet du pH
Tableau 7 Rendements de deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en fonction du pH (t = 20
min)
pH Rendement ()
3 96
35 5245
4 6156
5 5509
000
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
0 5 10 15 20
[BM
] m
gL
ˉˡ
temps de deacutegradation (mn)
pH = 3
pH = 35
pH = 4
pH = 5
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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Drsquoapregraves le tableau preacutecegravedent nous observons que le pH favorable pour la deacutegradation du BM
par le proceacutedeacute Fenton est pH = 3 avec un taux de deacutegradation de 96 au bout de 20 min
De nombreux travaux sur les proceacutedeacutes Fenton ont montreacute que le pH 3 semble ecirctre la meilleure
valeur pour une deacutegradation optimale des polluants organique ((Tang and Huang 1996 Kuo
and Lo 1999) Pour la suite du travail nous adopterons deacutesormais cette valeur de pH
2- Effet de la concentration en BM
Nous avons traiteacute agrave un pH = 3 et agrave 25degC deux solutions du BM de concentration diffeacuterentes
(10 mg L-1
et 40 mg L-1
) en fixant les concentrations de Fe2+
agrave 134 mg L-1
et celle du H2O2 agrave
6 mg L-1
(figure 17)
Figure 15Effet de la concentration du BM
Tableau 8 Rendements de deacutegradation du BM
[BM] mg L-1
Rendement () Temps de
deacutecoloration (min)
10 9738 8
40 9565 14
Nous avons constateacute que la concentration du BM de concentration 10 mg L-1
srsquoest deacutegradeacutee
rapidement et complegravetement avec un temps de deacutecoloration (td) de 8 min tandis que celle de
40 mg L-1
est plus lente avec un td de 14 min Donc plus la solution est concentreacutee plus le
temps de deacutegradation est important
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La cineacutetique de deacutecoloration du colorant BM de concentrations respectives de 10 et
40 mg L-1
obeacuteit agrave la loi cineacutetique de pseudo premier
Tableau 9 Evolution de kapp la constante apparente de la vitesse de deacutegradation du BM
Solution kapp
BM = 10 mg L-1
028
BM = 40 mg L-1
010
La deacutetermination de la constante apparente de vitesse montre eacutegalement que cette derniegravere
varie en fonction de la concentration en BM En effet la valeur de kapp est deux fois plus
supeacuterieure pour une concentration en BM de 10 mg L-1
que pour celle de 40 mg L-1
3- Etude spectrophotomeacutetrique UVVisible du bleu de meacutethylegravene
Figure 16 Spectre UVVisible du traitement du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant le fer
industriel
Une solution du bleu de meacutethylegravene de concentration 40 mg L-1
est soumise agrave un traitement par
proceacutedeacute Fenton en utilisant 6 mg L-1
de H2O2 et le fer industriel agrave une concentration de 134
mg L-1
Des preacutelegravevements ont eacuteteacute effectueacutes agrave des intervalles reacuteguliers de temps afin de suivre
lrsquoeacutevolution de la deacutegradation par Spectrophotomeacutetrie Lrsquoanalyse spectromeacutetrique des
eacutechantillons est effectueacutee par un balayage du spectre UV-Visible entre 200 et 800 nm (figure
18)
Nous remarquons que plus le temps de traitement est important plus le pic drsquoabsorbance dans
le visible agrave 661 diminue drsquointensiteacute pour srsquoannuler complegravetement agrave partir du 30 min Par
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
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contre le pic dans le domaine UV agrave 291 il diminue certes drsquointensiteacute mais ne srsquoannule pas
mecircme apregraves 45 min de traitement
Ce reacutesultat nous permet de conclure que le proceacutedeacute Fenton permet une deacutegradation partielle
de la moleacutecule du BM au bout de notre temps de reacuteaction Drsquoapregraves Cao et al (1999) les pics
appartenant aux domaine drsquoUV entre 200 et 260 sont relatives au cycle benzegravene mono ou
poly substitueacute Ceci revient agrave dire que la deacutegradation du BM passe par deux eacutetapes
Deacutegradation du groupement fonctionnel de la moleacutecule du BM (λ = 661 nm) crsquoest agrave
dire que la rupture de lrsquoheacuteteacuterocycle central entraine la perte des conjugaisons des deux
lateacuteraux ce qui explique la deacutecoloration plus ou moins rapide de la solution
La deacutegradation des cycles benzegravene persistant en solution est beaucoup plus lente
puisque lrsquointensiteacute de ce pic (λ = 291 nm) diminue mais ne srsquoannule pas alors que la
solution est claire On peut dire eacutegalement que cette deacutegradation des cycles benzegravene
persistants est due au temps de reacuteaction trop court
4- Effet de la concentration du H2O2
a) En Absence de Fer
En utilisant deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
nous
avons varieacute les concentrations du H2O2 de 1 agrave 6 mg L-1
en absence du fer agrave un pH = 3 et agrave
tempeacuterature ambiante Les reacutesultats obtenus sont preacutesenteacutes sur la figure ci-dessous
Figure 19 Deacutegradation du BM par H2O2 seul
Quel que soit la concentration du BM 10 mg L-1
ou 40 mg L-1
lrsquoeffet du H2O2 sur la
deacutegradation du colorant est pratiquement nulle En effet apregraves un temps arbitraire de 20 min
de traitement on remarque un taux drsquoabattement de 17 pour la concentration en BM de 10
mg L-1
alors qursquoil est nul pour une concentration initiale de 40 mg L-1
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Il est donc clair que le pouvoir oxydant du H2O2 nrsquoest pas assez suffisant pour pouvoir
deacutegrader le BM En effet le H2O2 agrave un pouvoir oxydant de Edeg = 176 VENH par contre
celui drsquoOHbull est de 28 VENH
La mecircme conclusion a eacuteteacute observeacute par Naima (2008) sur lrsquoutilisation du H2O2 seul dans le
traitement des huiles drsquoolive (margines) Le reacutesultat a donneacute que le H2O2 seul pour des valeurs
de concentrations 3 et 20 g L-1
ne peut eacuteliminer totalement la margine de lrsquoeffluents drsquohuilerie
drsquoolive de concentration initiale de 1 g L-1
la moyenne de taux drsquoabattement obtenue ne
deacutepasse pas la valeur de 32 Yameogo (2013) a remarqueacute eacutegalement que lrsquoutilisation du
H2O2 seul nrsquoa eu aucune influence sur la deacutegradation de lrsquoamarante par proceacutedeacute photo-fenton
et heacuteteacuterogegravene avec charbon actif la concentration nrsquoa pas varieacute tout au long du traitement
b) En preacutesence du Fer
Lrsquoefficaciteacute du traitement est donc tributaire de lrsquoexistence de deux entiteacutes H2O2 et Fe2+
En
effet Bach et al (2010) ont utiliseacute le Fe2+
pour traiter lrsquoeau industrielle ils ont trouveacute que le
fer a permis de mineacuteraliser 95 drsquoeacutethylegravene-glycol et 85 de pheacutenol dans une eau industrielle
par proceacutedeacute Fenton Marciel et al (2004) ont remarqueacute que lrsquoapport de sulfate ferreux a
ameacutelioreacute la reacuteduction du COT de 45 agrave 55 lors drsquoune eacutetude drsquooxydation drsquoune solution
pheacutenolique par le proceacutedeacute photo-fenton
Pour la suite Nous avons maintenu la mecircme variation des concentrations en H2O2 (de 1 agrave 6
mg L-1
) mais en additionnant le fer industriel (sulfate ferreux) avec une concentration de 134
mg L-1
pour deux solutions distinctes du BM de concentration 40 mg L-1
et 10 mg L-1
agrave
tempeacuterature ambiante et agrave un pH eacutegale agrave 3 Ceci revient qursquoen solution le rapport R =
varie de 075 15 25 5 (Figure 20)
Figure 17 Deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
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Quel que soit la concentration initiale en BM ou en H2O2 lrsquoaddition du fer a entraineacute
lrsquoapparition de la deacutegradation graduelle de la coloration
Plus la concentration en H2O2 est importante plus la vitesse de deacutegradation augmente
Tableau 10 Rendement de deacutegradation du BM en fonction de la variation de H2O2
[BM] mg L-1
10 40
Variation de H2O2 Rendement () Rendement ()
1 6730 5508
2 8522 7029
3 9769 9632
6 9954 9860
La figure 20 montre que taux de deacutecoloration en preacutesence du catalyseur devient plus
important avec lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 Il passe apregraves 60 min de
traitement de 6730 pour une concentration en H2O2 de 1 mg L-1
agrave 9954 pour celle de 6
mg L-1
Ceci est parfaitement preacutevisible puisque lrsquoexistence de lrsquoHydroxyde radicalaire principale
responsable de la deacutegradation est tributaire de la concentration initial en H2O2 (Eq2 sect 11)
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 11 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de BM en preacutesence de
la variation du H2O2
[BM] = 10 mg L-1
[BM] = 40 mg L-1
Ordre de la
reacuteaction k k
075 00036 00005 Ordre 2
15 00092 00007
25 0067 0065 Ordre 1
5 02879 0103
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Nous remarquons que lorsque la concentration en H2O2 augmente lrsquoordre partiel de la reacuteaction
change En effet pour des concentrations en H2O2 lt 3 mg L-1
la reacuteaction de deacutegradation est de
lrsquoordre 2 alors que pour des concentrations plus eacuteleveacutees elle est drsquoordre 1
Nadjette (2009) a montreacute que la deacutegradation du Meacutethyle Orange en preacutesence de dioxyde de
titane (TiO2) suit une cineacutetique drsquoordre 1 Redha (2011) a trouveacute eacutegalement lrsquoordre partiel de
la reacuteaction est eacutegal agrave 1 lors de son eacutetude sur le traitement du Rouge drsquoalizarine S et lrsquoOrange
G par proceacutedeacute drsquooxydation avanceacutee (POA)
Bennani et al (2010) ont eacutelimineacute le bleu de meacutethylegravene en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi
(Maroc) Les reacutesultats ont montreacute que le pseudo-second ordre peut deacutecrire le comportement
cineacutetique de lrsquoadsorption du bleu de meacutethylegravene sur lrsquoargile brute et celle purifieacutee Des reacutesultats
similaires ont eacuteteacute observeacutes Gurses et al (2006) et Tsai et al (2007)
Les valeurs de kapp obtenus pour une solution de concentration initiale en BM de 10 mg L-1
sont supeacuterieures agrave celles obtenues pour la solution de 40 mg L-1
et ce lagrave quel que soit lrsquoordre
de la reacuteaction ou la concentration en H2O2 en solution Ces valeurs augmentent avec
lrsquoaugmentation de la concentration en H2O2 et passe de 36 10-3
agrave 02879 et de 05 10-3
agrave 0103
pour une les solutions en BM de 10 et 40 mg L-1
respectivement
5- Effet de la concentration en fer
Pour la suite nous eacutetudierons lrsquoeffet de la concentration en Fer sur lrsquoefficaciteacute du traitement
du BM pour deux solutions de concentration 10 et 40 mg L-1
en BM Les essais ont eacuteteacute
reacutealiseacutes en maintenant constante la concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
et en faisant varieacute la
concentration en Fe2+
de 02 agrave 134 mg L-1
correspondant agrave une variation du rapport R =
de 5 agrave 30
Figure 18 Effet de R = [H2O2] [Fe2+
] sur la deacutegradation du BM
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En absence de fer aucune baisse dans la concentration en BM nrsquoest observeacutee Pourtant degraves
lrsquoajout drsquoune faible concentration (02 mg L-1
) entraine une diminution progressive de la
couleur au cours du temps Il est eacutegalement observeacute que quel que soit la concentration initiale
en BM le temps de deacutegradation (td) du colorant est inversement proportionnel agrave la
concentration en Fe2+
en solution En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
td
passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 alors que pour une concentration
de 40 mg L-1
il passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig22)
Figure 19 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer industriel
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 12 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction du rapport R
[BM] = 10 mg L
-1 [BM] = 40 mg L
-1
kapp kapp
OR
DR
E
1
par
rapport
agrave B
M 30 00027 00125
15 00061 00321
10 0026 00496
5 02879 0103
Nous remarquons que lrsquoeffet de lrsquoaugmentation de la concentration en Fe2+
en solution sur la
cineacutetique de deacutegradation du BM est beaucoup plus important pour des faibles concentrations
(10 mg L-1
) que pour les fortes concentrations (40 mg L-1
) En effet pour une variation de R de
30 agrave 10 kapp eacutevolue de 27 10-4
min agrave 26 10-2
min soit un facteur 100 pour une concentration
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en BM de 10 mg L-1
alors qursquoelle eacutevolue de 00125 agrave 005 soit un facteur 4 pour une
concentration en BM de 40 mg L-1
Drsquoapregraves ces reacutesultats on peut conclure drsquoune faccedilon geacuteneacuterale que la preacutesence drsquoune forte
concentration du catalyseur favorise la formation des radicaux OHbull principaux responsable de
la deacutegradation du BM Pourtant il a eacuteteacute montreacute dans plusieurs eacutetudes (Brillas et al 2004
Diagne 2006 Oturan et al 1999) que le Fe2+
ajouteacute agrave forte dose entraine une perte du
rendement du proceacutedeacute puisque le Fe2+
en plus de son rocircle de catalyseur peut jouer un rocircle de
destructeur crsquoest-agrave-dire qursquoil piegravege les OHbull produits
Lrsquoeacutelimination des polluants reacutefractaires est donc tributaire de la preacutesence des ions meacutetallique
sauf qursquoil neacutecessite un apport important en Fe2+
ce qui entraine un coucirct (Bouafia 2010)
Crsquoest pour cette raison que nous avons opteacute pour lrsquoutilisation de la lateacuterite en faisant une
attaque acide afin drsquoextraire le fer pour traiter le BM
II- UTILISATION DE LATERITE
Les eacutechantillons de la lateacuterite choisie se preacutesentent tous sous forme de poudres de couleur
ocre Lrsquoapplication drsquoun proceacutedeacute qui neacutecessite des quantiteacutes preacutecis de fer est un peu difficile
pour un pays dont le taux drsquoalphabeacutetisation est seulement de 218 et un seuil de pauvreteacute
(PIB par habitant est eacutegal agrave 1500 $) En effet lrsquoajout drsquoune forte concentration du catalyseur
dans la solution agrave traiter peut diminuer lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute Fenton Lrsquoanalyse DRX a
montreacute que la lateacuterite existante au Burkina-Faso est riche en fer En effet pour la reacutegion de
Dano le pourcentage en fer atteint 44 en masse alors que pour Koubri il est de 31
La premiegravere question auquel on srsquoeacutetait poseacute est si le fer eacutetait facilement ex tractable ou bien il
neacutecessite une mineacuteralisation preacutealable
1- Effet des lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
La figure ci-dessous montre lrsquoallure de lrsquoeffet de lit de lateacuterite de Dano drsquoune part et celui de
Koubri drsquoautre avec ajustement de pH dans une solution du BM de concentration 40 mg L-1
en maintenant ma concentration en H2O2 agrave 6 mg L-1
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Figure 20 Deacutegradation du BM par les lits de lateacuterites (Dano et Koubri)
Nous observons que la solution du BM en contact avec le lit de Dano se deacutegrade plus vite que
celle en contact avec le lit de lateacuterite de Koubri Cela est ducirc au fait que la lateacuterite de Dano
libegravere plus facilement sa phase ferrique par rapport agrave celle de Koubri
2- Effet de lrsquoacide sur la lateacuterite (Dano et Koubri)
Dans ce cadre nous avons compareacute lrsquoeffet drsquoun lit de lateacuterite (ajustement du pH) et une lateacuterite
attaqueacutee avec du H2SO4 sur une solution du BM agrave 40 mg L-1
La concentration en H2O2 eacutetant
maintenue agrave 6 mg L-1
(figure 24)
Figure 21 Comparaison de deacutegradation du BM par un lit de lateacuterite et une attaque acide de la
lateacuterite de Dano et Koubri
La figure 24 montre que la quantiteacute de colorant deacutegradeacutee deacutecroit plus rapidement dans le cas
de lrsquoattaque acide Ce comportement est ducirc qursquoelle libegravere plus de Fe2+
en solution Le Fe2+
en
contact avec le H2O2 forme les radicaux hydroxyles (OHbull) pour le traitement des polluants
organiques par le proceacutedeacute Fenton
Tableau 13 Rendement de deacutegradation du BM par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
[BM] mg
L-1
Dano Koubri
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Lit de
lateacuterite
Lateacuterite
attaqueacutee
agrave acide
Rendement
()
4394 9991 364 9685
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Le taux drsquoabattement du BM par lrsquoattaque acide sur la lateacuterite de Dano est de 9991 apregraves
un temps de manipulation de 5 heures alors que celui du lit de lateacuterite (ajustement du pH) est
de 4394 pour le mecircme intervalle de temps
Cette diffeacuterence de rendement entre les lits de deux lateacuterites (Dano 4394 et Koubri
364) est due que la lateacuterite de Dano libegravere plus facilement sa phase ferrique que celle de
Koubri Etant donneacute que les phases ferriques sont les mecircmes pour les deux lateacuterites on
pourrait conclure que la diffeacuterence provient aussi du fait que la lateacuterite de Dano est beaucoup
plus riche en fer Ce qui facilite son extraction et que pour Koubri la phase Anastase en TiO2
pourrait gecircner son extraction
3- Effet de trois types drsquoacides sur la deacutegradation du BM (lateacuterite de Dano et
Koubri)
Nous avons compareacute lrsquoefficaciteacute de 3 acides (sulfurique laquoH2SO4raquo chlorhydrique laquoHCl raquo et
nitrique laquoHNO3raquo) pour lrsquoextraction du fer des lateacuterites La concentration de la solution du
BM utiliseacutee est de 40 mg L-1
la concentration en H2O2 est toujours maintenue agrave 6 mg L-1
Figure 22 Deacutegradation du BM par diffeacuterentes attaques acides des lateacuterites Dano et Koubri
La figure 25 montre que la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est la plus efficace pour la
deacutecoloration de la solution En effet Pour la lateacuterite de Dano le td est de 40 mn pour le H2SO4
et drsquoune heure (1h) et 1h30 pour le HNO3 et le HCl respectivement Pour celle de Koubri le
td de la lateacuterite attaqueacutee par le H2SO4 est drsquoune heure (1h) tandis que pour des deux autres
acides HCl et HNO3 les td sont respectivement de deux (2h) et quatre heure (4h)
Tableau 14 Tableau de comparaison des rendements de deacutegradation du BM par attaques
acides de lateacuterites de Dano et Koubri
[BM] mg L-1
Dano Koubri
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Lateacuterite
attaqueacutee
par H2SO4
Lateacuterite
attaqueacutee
par HNO3
Lateacuterite
attaqueacutee
par HCl
Rendement () 9991 9890 9797 9685 9593 9223
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On peut deacuteduire que lrsquoefficaciteacute de lrsquoattaque acide par le H2SO4 utiliseacute pour extraire le fer de
la lateacuterite est due au caractegravere diacide (H2SO4)
4- Etude cineacutetique de deacutecoloration par lrsquoattaque acide (Dano et Koubri)
La deacutetermination de la constante de vitesse apparente du BM est faite agrave partir de la pente de
la courbe Ln (
= f(t) (fig26)
Figure 23 Constante cineacutetique de pseudo-premier ordre de deacutegradation du BM en utilisant le
fer extrait de la lateacuterite
Lrsquoeacutetude cineacutetique de ces diffeacuterents essais et la deacutetermination de la constante de vitesse
apparente sont reacutesumeacutees dans le tableau suivant
Tableau 15 Evolution de la constante de vitesse apparente de la reacuteaction de deacutegradation du BM
en fonction des attaques acides (Dano et Koubri)
Attaque acide Dano Koubri
kapp
OR
DR
E 1 par
rapport
agrave B
M
HCl 00127 00094
HNO3 00131 00096
H2SO4 00142 00194
Nous remarquons que lrsquoutilisation de la lateacuterite de Dano ne change pas lrsquoordre apparent de la
vitesse de deacutegradation qui reste eacutegale 1 La valeur de kapp varie de 127 10-2
min-1
pour HCl et
142 10-2
min pour H2SO4 ce qui confirme bien le reacutesultat obtenu pour la figure 19
Pour la lateacuterite de Koubri la valeur de kapp varie de 910-3
min-1
pour HCl et 194 10-2
min-1
pour H2SO4
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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5- Etude comparative entre le traitement du BM en utilisant le rapport R et le fer
de la lateacuterite (Dano et Koubri)
Sur la figure 27 nous avons superposeacute les reacutesultats obtenus pour la deacutegradation drsquoune solution
de 40 mg L-1
du BM en preacutesence de 6 mg L-1
de H2O2 avec lrsquoajout de Fer extrait de la lateacuterite
de Dano et Koubri drsquoune part et le fer industriel drsquoautre part
Figure 24 Comparaison entre le traitement du BM en utilisant les attaques acides et le fer
industriel
Il est montreacute que le taux de deacutegradation obtenu est perceptiblement le mecircme seule reste un
handicap le temps de traitement 20 min pour le fer industriel 40 min pour le fer extrait de la
lateacuterite de Dano et 1h pour celui de Koubri
Le traitement par la lateacuterite de Dano est efficace et preacutesente donc un avantage certains
puisqursquoil permet de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du BM par rapport agrave celui par la lateacuterite de
Koubri qui deacutegrade seulement que 9796
Beaucoup drsquoeacutetudes ont eacuteteacute faites sur lrsquoeacutelimination du bleu de meacutethylegravene En utilisant le
charbon actif commercial CECA40 de granulomeacutetrie infeacuterieure agrave 125 μm Houas et al (1999)
ont eacutelimineacute 93 du BM dans lrsquoeau pour un temps de contact de 5heures Kumar and
Tamilarasan (2013) ont utiliseacute 01g de charbon actif agrave base des graines drsquoacacia pour eacuteliminer
9312 de BM Bennani et al (2010) ont eacutetudieacute lrsquoadsorption BM sur lrsquoargile brute et
purifieacutee Ils ont montreacute que le processus drsquoadsorption est tregraves rapide et que 95 de la quantiteacute
adsorbeacutee est atteinte pendant les dix premiegraveres minutes Talidi (2006) a utiliseacute la pyrophyllite
(argile) il a montreacute que lrsquoadsorption du BM est de lrsquoordre de 7845 6658 et 5471
respectivement pour les concentrations initiales de 75 225 et 374ppm Sassi and Bennour
(2011) ont utiliseacute le traitement biologique par Biosorption du BM par Pseudomonas
Aeruginosa isoleacute agrave partir drsquoune boue de laiterie a montreacute un taux drsquoeacutelimination du BM variant
de 45 agrave 55 aux valeurs de pH = 7 et 8
Nous pouvons dire que le traitement par la lateacuterite a permis de deacutegrader jusqursquoagrave 9991 du
BM par rapport aux eacutetudes faites en utilisant drsquoautres mateacuteriaux et que la lateacuterite recouvre
000
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
0 100 200 300
[BM
] mg
Lˉˡ
temps de traitement (mn)
Attaque acide
(Dano)
Attaque acide
(Koubri)
Fer industriel
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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33 du continent mondial ce qui pourrait rendre son utilisation moins chegravere par rapport aux
autres traitements (Fer industriel Charbon actifhellip) puis qursquoon nrsquoa pas fait une eacutetude
eacuteconomique pour voir son cout
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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CONCLUSION
Ce travail qui a porteacute sur la deacutegradation du colorant Bleu de meacutethylegravene (BM) par proceacutedeacute
Fenton en comparant les performances obtenues entre lrsquoutilisation du fer industriel (Fenton
classique) et le fer extrait de la lateacuterite ont montreacute que
Pour lrsquoutilisation du fer industriel la deacutegradation du BM est obtenue agrave une valeur de 3 pour
une variation du rapport des concentrations R de 15 agrave 5 et que lrsquoutilisation du peroxyde (H2O2)
seul ne peut pas deacutegrader le BM car son pouvoir oxydant nrsquoest pas assez suffisant pour
pouvoir deacutegrader le colorant Lrsquoefficaciteacute du proceacutedeacute est donc intimement lieacutee agrave lrsquoexistence de
deux reacuteactifs En effet pour une concentration en BM de 10 mg L-1
le temps de deacutecoloration
(td) passe de 14 min agrave 6 min lorsque le rapport R passe de 15 agrave 5 et pour celle de 40 mg L-1
il
passe de 30 min agrave 12 min pour la mecircme variation de R Le traitement du BM par proceacutedeacute
fenton est donc tributaire de lrsquoutilisation de Fe2+
Afin de minimiser le coucirct du traitement et surtout voir lrsquoefficaciteacute du traitement en utilisant la
lateacuterite nous avons essayeacute de remplacer le fer industriel par le fer extrait de la lateacuterite
provenant de deux reacutegions du Burkina-Faso Dano et Koubri
Les reacutesultats obtenus par lrsquoutilisation du fer de la lateacuterite sont inteacuteressants pour des eacutetudes sur
drsquoautres colorants En effet le lit de lateacuterite avec ajustement du pH a permis une deacutegradation du
colorant de 44 pour un temps de traitement de 5h tandis que le traitement par lrsquoattaque acide
lui a deacutegradeacute le BM de pregraves que 100 En effet les taux drsquoabattements pour lrsquoattaque acide de
la lateacuterite de Dano et de Koubri sont respectivement de 99 au bout de 40 min et de 97 pour
une manipulation drsquoenviron 1 h
Cette eacutetude sur la deacutegradation du BM par le proceacutedeacute fenton en utilisation le fer de la lateacuterite
nous a permis de montrer qursquoil est possible de simplifier de point de vue utilisation et coucirct le
proceacutedeacute Fenton pour les colorants syntheacutetiques drsquoeffluents industriel
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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PERSPECTIVES
En perspectives il serait inteacuteressant
De faire une eacutetude approfondi pour voir le cout du traitement du proceacutedeacute Fenton en
utilisant la lateacuterite
Essayer de traiter drsquoautres familles de colorants en utilisant la lateacuterite attaqueacutee par
lrsquoacide pour voir lrsquoefficaciteacute du systegraveme
Appliquer le traitement sur des effluents textiles reacuteels
Imaginer un systegraveme de traitement agrave grand eacutechelle
Essayer le traitement sur drsquoautres polluants reacutecalcitrant PCB pheacutenol pesticides
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meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
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REFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE
Adnosinda M Martins M Nelson LJD Queiroz M (2003) Comparative studies of
fungal degradation of single or mixed bioaccessible reactive azo dyes Chemosphere
Vol 52 Page 973
Anselme C Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New-York Mc Graw
Hill Mallevialle Page 1087
Bach A Zach-Maor A Semiat R (2010) Characterization of iron oxide nanocatalyst in
mineralization processes Elsevier pp 6 Page 6
Barbeni M Minero C Pelizzetti E (1987) Chemical degradation of chlorophenols with
Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 16 Page 2237
Barclay S Buckley C (2000) Waste minimization guide for the textile industry University
of Durban South Africa Water Research Commission 1 Page 8
Barka N (2008) Lrsquoeacutelimination des colorants de synthegravese par adsorption sur un phosphate
naturel et par degradation photo catalytique sur TiO2 supporte (Thegravese doctorat Ndeg65)
Universiteacute Ibn Zohr UFR Physico-chimie des Mateacuteriaux agrave Caractegraveres Appliqueacutes Page
149
Benitez FJ Acero JL Real FJ (2001) The role of hydroxyl radical for the decomposition
of p-hydroxyl phenylacateic acid in aqueous solution Wat Res Vol 35 5 Page1343
Bennani Karim A Mounir B Hachkar M Bakasse M Yaacoubi A (2010) Elimination
du colorant basique ldquoBleu de meacutethylegravenerdquo en solution aqueuse par lrsquoargile de Safi Erudit
_Journal of Water Science Vol 23 ndeg4 Page 388
Bouafia S (2010) Deacutegradation des colorants textiles par procegravedes drsquooxydation avanceacutee baseacutee
sur la reacuteaction de Fenton (Thegravese doctorat) Paris-Est et Saad Dahlab Paris Page160
Brillas E Boye B Sires I Garrido J Rodriguez R Arias C Cabot P-L (2004)
Electrochemical destruction of chlorophenoxy herbicides by anodic oxidation and
electro-fenton using a boron-bored diamond Electrochim Acta Vol49 Page 4496
Calobro V Pantano G Kang R Molinari R Drioli E (1990) Experimentation study on
integrated membrane processes in treatment of solution simulating textile effluents
Energy and analysis Vol 78 ndeg 2 Page 277
Cao J Wei L Huang Q Han S (1999) Reducing degradation of azo bye zero-valent iron
in aqueous solution Chemosphere Vol38 Page 571
De Heredia JB Torregrosa J Dominguez JR Peres JA (2001) Kinetic model for
phenolic compound oxidation by Fentonrsquos reagent Chemosphere Vol 45 Page90
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 41 -
Derradji C (2012) Traitement des eaux industrielles degradation des colorants azoiumlques par
un procegravede inteacutegreacute couplant un procegravede drsquooxydation avanceacutee et un traitement biologique
(Thegravese doctorat) Universiteacute Ferhat Abbas Page187
Diagne M (2006) Etude de degradation par oxydation avanceacutee eacutelectrochimique et
photochimique de pesticides organophosphoreacutes application a la degradation du
parathion meacutethyle et de lrsquoacephate en milieu aqueux (Thegravese doctorat) Universiteacute de
Marne-La valleacutee Page200
Ghosh D Bhattacharyya KG (2002) Adsorption of methylene blue on kaolinite Appl clay
Sci Vol20 Page 300
Goel RK Flora JRV Ferry J (2003) Mechanisms for naphthalene removal during
electrolytic aeration Wat Res V 37 Page 901
Gurses A Dogar Ccedil Yalcin M Accedilikyildiz M Bayrak R Karaca S (2006) The
adsorption kinetics of the cationic dye methylene blue onto clay J Hazard MatB Vol
131 Page 228
Haber F Weiss J (1934) The catalytic decomposition of hydrogen peroxide by iron salts
Pro Roy Soc A Vol147 Page 351
Hamada K Nishizawa M Yoshida D Mitsuishi M (1998) Degradation of an azo dye by
sodium hypochlorite in aqueous surfactant solution Dyes and pigments Vol 36 Page
322
Hayet B (2011) Elimination du 4-chlorophenols par POA (Thegravese doctorat) University Abou
Barh Belkaid Alger Page 164
Hsing HJ Chiang PC Chang EE Chen MY (2007) The decolorization and
mineralization of acid orange 6 azo in aqueous solution by advanced oxidation
processes A comparative study J Hazard Matter Page 16
Jaussaud P (1993) Histoire des colorants naturels Page 3
Kumar M Tamilarasan R (2013) Modeling studies for the removal of methylene blue from
aqueous solution using acacia fumosa seed shell activated carbon Elsevier Page 1116
Kuo CY Lo SL (1999) Oxidation of aqueous chlorobiphenols with photo-Fenton process
Chemosphere Vol 38page2051
Kuo W (1992) Decolorizing dye wastewater with Fentonrsquos reagent Vol 26 Ndeg 7 Page 886
Li ZM Shea PJ Comfort SD (1997) Fenton oxidation of 2 4 6-trinitrotoluene in
contaminated soil slurries Envir Eng Sci Vol 14 Page 56
Lopez C Valade AG Combourieu B Mielgo I Bouchon B Lema JM (2004)
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 42 -
Mechanism of enzymatic degradation of the azo dye orange ii determined by exist 1h
nuclear magnetic resonance and electrospray ionization-ion trap mass spectrometry
Biochem Vol 335 Page 149
Mansour HB Boughzala O Dridi D Barillier D Chekir-Ghedira L Mosrati R (2010)
Les colorants textiles sources de Contamination de lrsquoeau Criblage de la toxiciteacute et des
meacutethodes de traitement Erudit Vol 24 ndeg 3 Page 238
Marciel R Santrsquoanna JGL Dezotti M (2004) Phenol removal from high salinity effluents
using Fentonrsquos reagent and photo-fenton reactions Chemosphere Vol57 Page 719
Martinez-Huitle CA Ferro S (2006) Electrochemical oxidation of organic polluants for the
wastewater treatment direct and indirect processes Chem Soc Rev Vol 35 Page
1340
Meink F Stoof H Kohrschuter H (1997) Les eaux reacutesiduaires individuelles Masson 2egraveme
eacutedition
Nadjette (2009) Deacutegradation photo catalytique de polluants organiques (Meacutethyle orange
pentachlorophenol et acide benzoiumlque) en preacutesence du dioxyde de titane nanocristallin
eacutelaboreacute par la meacutethode sol-gel (Thegravese doctorat) Badji Mokhtar-Annaba University
Page101
Naima S (2008) Traitement des effluents des huileries drsquoolive par oxydation au H2O2 (Thegravese
doctorat) Universiteacute MrsquoHamed Bougara-Boumerdes Laboratoire de Recherche
Technologie Alimentaire (LRTA) Page 154
Neyens E Baeyens J Weemaes M De Heyder B (2003) Pilot-scale peroxidation (H2O2)
of sewage sludge J Hazard MatB Page 106
Oturan M Aaron J Oturan N Pinson J (1999) Degradation of chlorophenoxyacid
herbicide in aqueous media using a nevol electrochemical method Pestic Sci Vol55
Page 562
Ounissa K (1996) Biodeacutegradabiliteacute adsorption et eacutechange ionique de quelques colorants
cationiques preacutesents dans les effluents liquides de la teinturerie de lrsquouniteacute Couvertex
drsquoAinDjasser (Thegravese doctorat) University Mentouri Constantine Page 103
Pagga U Brown D (1986) The degradation of dyestuffs part II Behaviour of dyestuffs in
aerobic biodegradation tests Chemosphere 15 4 Page 491
Parsons S (2004) Advanced oxidation processes for water and wastewater treatment Iwa
Alliance House Londres Page 356
Raghavacharya C (1997) Color removal from industrial effluents - A comparative review of
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 43 -
available technologies Chem Eng World Vol 32 Page 54
Redha MD (2011) Traitement de colorants azoiumlque et anthroquinoniques par procegravedes
drsquooxydation avanceacutees (POA) (Thegravese doctorat) Universiteacute de Sciences et Tchnologies de
Lille 1 Universiteacute Abdelhamid IBN Badis de Mostaganem Page 202
Spadaro JT Isabelle L Renganathan V (1994) Hydroxyl radical mediated degradation of
azo dyes Evidence for benzene generation Envir Sci Techn Vol 26 Page 1389
Suty H De Traversay C Coste M (2003) Application of advanced oxidation processes
Present and future Page 8
Tang W Huang CP (1996) 2 4-dichlorophenol oxidation kinetics by Fentonrsquos reagent
Environ Scie Techn Vol17 Page 1378
Tang WZ Tassos S (1997) Oxidation kinetics and mechanisms of trihalomethanes by
Fentonrsquos reagent Wat Res Vol 31 Ndeg 5 Page 1125
Taylor J Jacobs E (1996) Water treatment membrane processes New - York Mc Graw-
Hill Vol 9 Page 9
Tsai W Hsu H Su TY Lin KY Minglin C Dai T (2007) The adsorption of cationic
dye from aqueous solution onto acid-activated andesite J Hazard Matter Vol147
Page 1062
Van der Bruggen B Lejon l Vandecasteele C (2003) Reuse treatment and discharge of the
concentration of pressure-driven membrane processes Environ Scie Techn Vol 37 ndeg
37 Page 3738
Vendevivere PC Bianchi R Verstraete W Y (1998) Treatment and creuse from the textile
wet-processing industry Review of emerging technologies J Chem Techn Biotechn
Vol72 Page 302
Watts RJ Jones AP Chen P-H Kenny A (1997) Mineral-catalyzed Fenton-like
oxidation of sorbed chlorobenzenes Water Environment Research 69 Page 275
Wu CH Chang CL (2006) Decolorization of reactive red 2 by advanced processes
comparative studies of homogeneous and heterogeneous systems J Hazard Matter
Page 272
Yameogo DDS (2013) Deacutegradation de lrsquoamarante par procegravede photo-Fenton homogegravene et
heacuteteacuterogegravene avec charbon actif(CA) (Rapport de stage) Page 30 2IE
Yoshida M Lee BD Hosomi M (2000) Decomposition of aqueous tetrachloroethylene by
Fenton oxidation treatment Water Sci Technol Vol 42 Page 208
Zaviska F Drogui P Mercier G Blais J-F (2009) Proceacutedeacutes drsquooxydation avanceacutee dans le
Deacutegradation des effluents textiles (cas drsquoun colorant syntheacutetique le bleu de
meacutethylegravene) par proceacutedeacute Fenton en utilisant la lateacuterite
Brigitte MABA Master II Eau et Assainissement Promotion 2013-2014 Page - 44 -
traitement des eaux et des effluents industriels Application agrave la deacutegradation des
polluants reacutefractaires Erudit Vol 22 ndeg 4 Page 564
Zawlotzki Guivarch E (2004) Traitement des polluants organiques en milieux aqueux par
procegravede eacutelectrochimique drsquooxydation avanceacutee ldquoElectro-Fentonrdquo Application a la
mineacuteralisation des colorants syntheacutetiques (Thegravese doctorat) Universiteacute de Marne-La
valleacutee Page 205