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INTRODUCTION

L'eau est un élément indispensable au maintien de la vie sur terre. L'eau est source de

vie… Mais encore faut-il qu'elle soit disponible et potable ! Les énormes quantités d'eau

présentes sur notre planète nous donnent l'impression que cette richesse est inépuisable.

Pourtant, dans de nombreux pays du monde, l'eau est devenue une ressource de plus en plus

rare. Chez nous aussi, derrière l’apparente abondance de l'eau, il n'y en a qu'une infime partie

qui est utilisable pour nos activités. En plus, ce capital est directement menacé par les

différents types de pollutions. Le principale problème de l’accès à l’eau potable est dû a une

mauvaise répartition dans le monde mais aussi a une pollution continue des ressources en eau

par l’industrie, l’agriculture et les rejets textiles. [1]

Les rejets de l’industrie du textile constituent d’énormes nuisances pour la santé

humaine et l’environnement. En fait, les différents colorants utilisés causent de sérieux

problèmes en raison de leur stabilité et de leur faible biodégradabilité. Ainsi, il est nécessaire

de traiter ces rejets avant qu’ils soient déversés dans le réseau d’assainissement Actuellement,

les rejets d’eaux industrielles contenant des quantités relativement importantes de substances

colorantes, constituent un problème de plus en plus préoccupant. Leur présence dans les

effluents est une menace pour tout organisme biologique. En effet, le secteur de l’eau

demeure caractérisé par l’acuité de certains problèmes notamment la dégradation qualitative

et quantitative des ressources en eau, auxquels s’ajoutent ceux causés par les conditions

climatiques et la prolifération des foyers de pollution. L’eau devient ainsi un vecteur de

pollution. [2]

L’objet de ce travail est d’appliquer une technique électrochimique à savoir

l’électrocoagulation, pour traiter les rejets liquides de textile. Ce travail est décliné en deux

grandes parties :

La première partie comprend deux chapitres : tout d’abord le chapitre 1, débutera par les

généralités sur les colorants textiles. Le chapitre 2 expose les détails de traitement des eaux

du textile.

Mémoire de fin d’études

Dans la deuxième partie nous présenterons dans le chapitre 1 les matériels utilisés en

électrocoagulation (EC). Le chapitre 2 consistera les principaux effets qui influencent sur

l’EC.

Chapitre 1 : Les colorants textile 1. Généralités sur les colorants

Un colorant doit posséder, outre sa couleur propre, la propriété de teindre. Cette propriété résultant d’une affinité particulière entre le colorant et la fibre, est à l’origine des principales difficultés rencontrées lors des traitements. En effet, selon le type d’application et d’utilisation, les colorants synthétiques doivent répondre à un certain nombre de critères afin de prolonger la durée de vie des produits textiles sur lesquels ils sont appliqués : résistance à l’abrasion, stabilité photo lytique des couleurs, résistance à l’oxydation chimique (notamment par les détergents) et aux attaques microbiennes. L’affinité du colorant pour la fibre est particulièrement développée pour les colorants qui possèdent un caractère acide ou basique accentué. Ces caractéristiques propres aux colorants organiques accroissent leur persistance

dans l’environnement et les rendent peu disposés à la biodégradation. [3]

Les matières colorantes se caractérisent par leur capacité à absorber les rayonnements lumineux dans le spectre visible (de 380 à 750 nm). La transformation de la lumière blanche en lumière colorée par réflexion sur un corps, ou par transmission ou diffusion, résulte de l’absorption sélective d’énergie par certains groupes d’atomes appelés groupes chromophores. La molécule colorante est un chromogène. Plus le groupement chromophore donne facilement un électron, plus la couleur est intense.

De manière générale, les colorants consistent en un assemblage de groupes chromophores, autochromes et de structures aromatique conjuguées (cycles benzéniques, anthracène, térylène, etc.). Lorsque le nombre de noyaux aromatiques augmente, la conjugaison des doubles liaisons s’accroit, l’énergie des liaisons p diminue tandis que l’activité des électrons π ou n augmente et produit un déplacement vers les grandes longueurs d’onde. De même, lorsqu’un groupe autochrome donneur d’électrons (aïno, hydrox, aloya …) est placé sur un système aromatique conjugué, ce groupe se joint à la conjugaison du système p, il peut y avoir hyper conjugaison et la molécule absorbe dans les grandes longueurs d’onde

et donne des couleurs plus foncées. [4]

2- Utilisation des colorants

L’industrie des colorants constitue un marché économique considérable car de nombreux produits industriels peuvent être colorés, principalement : [5]

Pigment (industrie des matières plastique) Encre, papier (imprimerie) Colorants alimentaires (industrie agro-alimentaire)


Colorants capillaires (industrie des cosmétiques) Colorants et conservateurs (industrie pharmaceutique) Carburants et huiles (industrie automobile etc.….)

3- Classification des colorants :

Les colorants sont classés selon leur structure chimique et leur méthode d’application sur différents substrats (textiles, papier, cuir, matières plastiques, etc.…..). Ce qui amène à distinguer les principales classifications suivantes : [6]

3.1-Classification chimique

Le classement des colorants selon leur structure chimique repose sur la nature du groupe

chromophore. Les classes chimiques les plus utilisées dans les colorants textiles

principalement sont :

Les colorants azoïques,

Les colorants anthraquinoniques

Les phtalocyanines.

3.2- Classification tinctoriale

Si la classification chimique présente un intérêt pour le fabricant de matières colorantes, le

teinturier préfère le classement par domaines d’application. Ainsi, il est renseigné sur la

solubilité du colorant dans le bain de teinture, son affinité pour les diverses fibres et sur la

nature de la fixation. Celle-ci est de force variable selon que la liaison colorant/substrat est du

type ionique, hydrogène, de Van der Waals ou covalente. On distingue différentes catégories

tinctoriales définies cette fois par les auxochromes.

Les colorants au soufre.

Les colorants de cuve.

Les colorants réactifs.

Les colorants directs.

Les colorants à mordants.

Les colorants dispersés.


Chapitre 2 : traitement des eaux du textile

A. Le procédé de l’électrocoagulation1. Définition :

Le procédé électrochimique d’oxydation indirect dans lequel un réactif redox dissous

existe ou est généré à partir de l’électrolyte ou a partir de l’électrode dans le but de participer

à la réaction de coagulation. Durant le phénomène de coagulation : le coagulant est ajouté

sous forme de substance chimique. Lors d’électrocoagulation ; le coagulant est généré par

oxydation électrolytique d’une anode solide appropriée. [7]

L’électrocoagulation est une technologie qui résulte de l’interaction de trois

technologies qui sont : l’électrochimie, la coagulation et flottation. [8]

Elle a été développée pour minimiser les inconvénients des technologies

conventionnelles de traitement des eaux usées industrielles.

Elle se réfère à la production électrochimique d’agents déstabilisants qui provoquent la

neutralisation de la charge en vue de la réduction des polluants. [9]

2. Théorie de l’électrocoagulation :

L’électrocoagulation est un procédé complexe impliquant plusieurs phénomènes

physiques et chimiques qui utilisent des électrodes consommables pour fournir des ions dans

l’effluent d’eau. Trois étapes principales sont appliquées durant l’électrocoagulation :

Formation des coagulants par oxydation électrolytique de l’électrode sacrificielle.

Déstabilisation des contaminants

Agrégation des phases déstabilisées pour former des flocs

Le mécanisme de déstabilisation des contaminants peut être résumé comme suit :

Compression de la couche diffuse autour des espèces chargées par les interactions

aves les ions générés par l’oxydation de l’anode.


Neutralisation de la charge des espèces ioniques présentes dans les rejets aqueux à

l’encontre des ions produits par dissolution électrochimique de l’anode. Ces ions

réduisent la répulsion électrostatique entre les particules jusqu'à les forces

d’attraction de Van Der Waals prédominent ; causant ainsi la coagulation.

Formation des flocs : le floc formé suite à la coagulation crée les boues piègent et

relient les particules colloïdales restant dans le milieu aqueux. [10]

3. Principe du procédé :

Le procédé d’électrocoagulation est basé sur le principe des anodes solubles. Il s’agit,

d’imposer un courant (ou potentiel) entre deux électrodes (fer ou aluminium) immergées dans

un électrolyte contenu dans un réacteur pour générer, in situ, des ions (Fe2+, Fe3+, Al3+)

susceptibles de produire un coagulant en solution en solution et de provoquer une

coagulation-floculation des polluants que l’on souhaite éliminer. L’électrolyse peut également

coaguler les composés solubles oxydables ou réductibles contenus dans l’effluent. le champ

électrique crée un mouvement d’ions et de particules chargée/ cette action permet de

rassembler les matières suspension sous forme de flocs qu’on élimine ensuite par un procédé

physique classique.

Les anodes et les cathodes utilisées peuvent avoir différentes configurations. Elles

peuvent se présenter sous forme de plaques, de boules. De sphères à lit fluidisé ; de fil. De

tige ou tube. Ces électrodes peuvent êtres constituées de divers métaux qui sont choisis sont le

fer et l’aluminium. [11]

Les principales réactions qui se déroulent avec les électrodes (cas des électrodes en

aluminium) sont :

A l’anode :

L’oxydation du métal : Al Al3+ + 3e-

A la cathode :

La réduction de l’eau : H2O + e- 1/2H2+OH-

Il est aussi possible d’utiliser d’autres métaux comme anode soluble. Néanmoins,

l’aluminium et le fer restent les plus utilisés grâce a leur prix abordable et à leur forme

ionique qui présente une valeur élevée.


Figure 1 : Schéma du principe d’électrocoagulation [12]

4. Avantages et inconvénients de l’EC a- Les avantages de l’électrocoagulation

Parmi les avantages de l’électrocoagulation par rapport à l’autre technique

alternative on peut citer les suivants :

Rendement pratiquement qualitatif

Equipement compact et simple

Importance du champ électrique entre les électrodes qui conduit à la

destruction de Certaines bactéries

Temps de traitements réduit : ce procédé permet un grand gain en

compacité des installations et une possibilité d’automatisation.

Efficace pour les pollutions colloïdes et très fines.

b- Les inconvénients de l’électrocoagulation

Le procédé d’électrocoagulation est basé sur des réactions

électrochimiques. L’effluent à traiter doit donc être un électrolyte, ce qui

impose un ajout de sel (généralement NaCl) pour les effluents à faible

conductivité.


La présence des ions calcium et hydrogénocarbonates provoquent la

formation de dépôts de carbonate de calcium sur la cathode, ce qui

augmente la résistance électrique de la cellule. Les solutions à ce problème

augmentent le coût de fonctionnement.

L’électrocoagulation est sans effet sur certains types de pollution tel que

ceux dus à des fluides parfaitement miscibles à l’eau (exemple le benzène

ou les solvants oxygénés). [13]

B. Chimie de l’Aluminium

Les métaux les plus couramment utilisés en électrocoagulation, puisqu’ils possèdent des

formes ioniques trivalentes, sont aluminium et le fer. Afin de maitriser le procédé

d’électrocoagulation, il est nécessaire de mieux connaitre le comportement et les

caractéristiques chimiques et électrochimiques de ce métal. [14]

L’aluminium

L’aluminium est utilisé le plus souvent sous forme d’alliage dont les propriétés et les

caractéristiques dépendent globalement des éléments ajoutés, on trouve sept familles

d’alliages d’aluminium.

L’aluminium réagit avec l’air pour former un oxyde Al2O3 protecteur. L’aluminium

pur ne réagit pas avec l’eau mais les alliages pourraient réagir avec l’eau si l’oxyde

d’aluminium protecteur ne se formait pas.

L’aluminium peut être attaqué par les acides minéraux. Plus l’acide est concentré,

plus la dissolution est rapide. Il se dissout aussi dans la soude 0.5N.

Dans l’eau l’ion trivalent Al3+ se présente sous la forme hydratée Al(H2O)63+ mais on

l’écrit Al3+ pour simplifier l’écriture. L’ion Al3+ réagit avec l’eau en attirant les ions OH-

pour former des complexes anioniques, cationiques ou neutres selon la réaction suivante :

Al3+ + n OH- Al(OH)n(3-n)

Les ions hydroxyles proviennent de l’électrolyse de l’eau ou de l’ajout d’une solution

basique à l’effluent.

En ne considérant que les espèces mononucléaires, les réactions de l’Al3+ sont résumées

dans le tableau suivant :


Reactions

Al3+ + H2O Al(OH)2+ +H+

Al(OH)2+ + H2O Al(OH)2+ + H+

Al(OH)2+ + H2O Al(OH)3 + H+

Al(OH)3 + H2O Al(OH)4- + H+

Tableau 1 : Réactions de réduction deAl3+

En considérant ces réactions, on peut établir la prédominance des espèces d’aluminium

en fonction du pH.

Les diagrammes potentiel-pH de nombreux métaux en déterminant leur réactivité en fonction du pH et du potentiel E pour les réactions électrochimiques à l’équilibre thermodynamique. [15]


C. Principales lois d’électrolyse 1. L’électrolyse

On désignera par électrolyse la réaction au cours de la quelle on applique un courant

électrique continu à une solution aqueuse contenant un électrolyte.

Deux plaques conductrices, nommées électrodes, permettent d’amener le courant

électrique continu fourni par un générateur.

Pour un électrolyte donné, dés que la tension aux bornes atteint une certaine valeur, on

observe l’apparition de phénomènes d’oxydation et de réduction à la surface des électrodes

ainsi que l’apparition dans le circuit d’un courant électrique d’intensité variable non nulle.

L’électrode positive est aussi nommée anode, car elle est le siège d’un phénomène

d’oxydation.

L’électrode négative est aussi nommée cathode, car elle est le siège d’un phénomène

de réduction.

2. Lois de Faraday

Si l’on considère que les seules réactions chimiques qui se déroulent dans le réacteur

d’électrocoagulation sont :

A l’anode, l’oxydation du métal

A la cathode, la réduction de l’eau

Il est possible de déterminer la masse de métal dissoute et d’hydrogène formé pendant une

durée t d’électrolyse à un courant I, en utilisant la loi de Faraday :

m = i. ∆t .M/ n. F Avec :

m : masse du métal dissous ou de gaz formé (g).

i : intensité du courant imposé (A).

t : durée d’électrolyse (s).

M : poids moléculaire de l’élément considéré ( g.mol-1).

F : constante de faraday (96500 C.mol-1).


n : nombre d’électrons mis en jeu dans la réaction considérée. [17]

D. Les colloïdes

1. Définition

Les colloïdes sont des particules organiques ou minérales dont la taille est comprise

entre quelques nanomètres et un micromètre environ. Dans les effluents liquides, ils sont

notamment, responsables de la couleur et de la turbidité de l’eau de surface.

2. Les particules mises en jeu

Les matières existantes dans l’eau peuvent se présenter sous les trois états suivants :

Etat de suspension qui regroupe les plus grosses particules

Etat colloïdal

Etat dissous de sels minéraux et de molécule organique

Cette classification résulte de la taille des particules. Les colloïdes présentent un

diamètre compris entre 1µm et 1 nm. Ils possèdent deux autres caractéristiques très

importantes. Leur rapport surface/volume leur confère des propriétés d’adsorption des ions

présents dans l’eau.

Ce phénomène explique en partie l’existence de charges électrique à leur surface. Ces

charges, souvent négatives, engendrent des forces de répulsion inter colloïdales. L’origine des

colloïdaux est très divers. On peut citer l’érosion des sols, la dissolution des substances

minérales, la décomposition des matières organique, le déversement des eaux résiduaires

urbaines et industrielles ainsi que les déchets agricoles. Le tableau 2 représente le temps de

décantation de différentes particules en fonction de leur dimension. [18]


Tableau 2: Temps de décantation de diverses particules [19]

3. Classement et formation des colloïdes

Il existe deux types de particules colloïdales hydrophiles ou hydrophobes :

Les particules hydrophiles déshydratées se dispersent spontanément dans l’eau et sont

entourées de molécules d’eau qui empêchent le contact entre ces particules.

Les particules hydrophobes ne sont pas entourées de molécules d’eau : leur dispersion

dans l’eau n’étant pas spontanée, on peut la faciliter à l’aide de moyens chimiques

(stabilisant) ou physiques (agitation).


Chapitre 1 : Matériels et méthode d’analyse

A. Matériels 1. Orange II

L'orange II est une des teintures le plus largement utilisées dans l'industrie textile. De formule

HOC10H6N=NC6H4SO3Na de longueur d’onde maximal est égale 485 nm.

Figure 3 : Formule moléculaire de l’orange II [19]

2. Générateur de courant

Un générateur est un dipôle qui peut faire circuler un courant électrique dans un circuit.

Pour qu’un circuit électrique soit complet il doit nécessairement comporter au moins un

générateur. (Figure 4 Voir Annexe)

3. Conductimètre

Un conductimètre est un ohmmètre alimenté en courant alternatif. On cherche à

mesurer la résistance de la solution piégée dans la cellule de mesure. Celle-ci constituée d’un

corps en verre ou en plastique supportant deux plaques de platine platiné (c'est-à-dire

recouvert de platine finement divisé) parallèles. Ces plaques de surface S distantes de l

délimitent le volume (V) de solution à étudier. (Figure 5 Voir Annexe)

4. Spectrophotomètre

Un spectrophotomètre mesure l’absorbance d’une solution à une longueur d’onde donnée. Un dispositif monochromateur permet de générer, à partir d’une source de lumière visible ou ultraviolette, une lumière monochromatique, dont la longueur d’onde est choisie par l’utilisateur. La lumière monochromatique incidente d’intensité I0 traverse alors une cuve


contenant la solution étudiée, et l’appareil mesure l’intensité I de la lumière transmise. La valeur affichée par le spectrophotomètre est l’absorbance à la longueur d’onde étudiée. Le spectrophotomètre peut être utilisé pour mesurer de manière instantanée une absorbance à une longueur d’onde donnée, ou pour produire un spectre d’absorbance (spectrophotomètre à balayage). Dans ce dernier cas, le dispositif monochromateur décrit en un temps court l’ensemble des longueurs d’onde comprises entre deux valeurs choisies par l’opérateur. (Figure 6 Voir Annexe)

Loi d’absorption de la lumière : loi de Beer-Lambert :

Lorsqu’un faisceau d’intensité I0 traverse une solution de molécule absorbante, le faisceau

transmit (émergent) présente une intensité I inférieure à I0. Il y a eu absorption énergétique

(=photons) par les molécules en solutions.

A= C.l.ɛAvec : C : concentration (g/l) L : épaisseur de la cuve (cm)

Ɛ : coefficient d’extinction (l/g.cm)

B. Méthode d’analyse

1. Module de Box-Behnken

Avant de penser à mettre en marche les essais, nous sommes confrontés au problème

difficile de l’organisation optimale de ces expérimentations. Et dans le but d’éviter les

méthodes empiriques classiques de réalisation des expériences qui nécessitent un très grand

nombre d’essais, de temps et de coût; et qui consistent à faire modifier un seul paramètre en

gardant les autres constants, alors la question qui s’est posée c’est comment obtenir les bonnes

informations dans le plus optimal des délais et pour le moindre coût ?. Et c’est pour cela

qu’on a pensé au plan d’expériences, qui consiste à faire modifier tous les paramètres à la fois

mais de manière prédéfinie de façon à pouvoir déterminer tous les effets de ces paramètres, de

leurs interactions ainsi que l’impact des paramètres non contrôlables et qui représente ainsi

une application potentielle dans tous les domaines. En particulier, la chimie analytique qui

offre un vaste champ d’applications. Là ou on peut utiliser notre plan expérimental pour

découvrir les facteurs influant sur le procédé.


Le principe c’est que lorsque l’on étudie un facteur Xi, par exemple une conductivité, on

définit selon une connaissance antérieure du procédé un domaine de variation pour chaque

facteur ayant un niveau bas, une valeur centrale et un niveau haut.

Le plan de Box-Behnken est l’un des plans rotatifs du deuxième ordre qui répond à un critère

d’optimisation particulier, le plus connu des plans de Box-Behnken est celui qui permet

d’étudier trois facteurs (notre cas). Les points expérimentaux sont au milieu des arêtes de

chacun des côtés du cube (figure 7 Voir Annexe). Ce plan comporte douze essais auxquels

on peut ajouter un (ou plusieurs) point(s) central (aux). La matrice du tableau 16 indique ces

douze essais accompagnés d’un seul point central.

Dans cette étude le Box–Behnken design était choisi dans le but de trouver la relation entre la

réponse (Y) et les variables qui interviennent de (conductivité, intensité de courant et le temps

d’électrocoagulation).

Tous les essais sont réalisés en réacteur fermé de volume égal à 250 ml qui a été

équipé de deux plaques parallèles en aluminium de forme rectangulaire (L=5cm, l=5cm et

e=0.1cm), utilisé comme anode et cathode. Avant chaque essai, les deux électrodes sont

nettoyées, rincées abondement à l’eau distillé, séchées à l’air et tarées avant utilisation.

Pendant l’électrocoagulation, une alimentation stabilisée permettant de générer un courant

continu a été utilisé dans le mode intensiostatique ; une tension de cellule (U) a été mesurée à

l’aide d’un voltmètre. On définit la densité de court j (A/m2) comme le rapport entre le

courant (A) et la surface des électrodes (m2) : j= I / S

Le tableau ci-dessous représente les différentes valeurs de chaque paramètre :

L’installation expérimentale est schématisée dans (figure 8 Voir Annexe) la conductivité

est mesurée par un conductimètre et l’ajustement se fait par l’ajout de NaCl.

Les électrodes sont reliées par un circuit électrique extérieur comprenant un générateur de

courant.


L’absorbance est mesurée dans un appareil d’UV-visible.

Les deux tableaux 4 et 5 regroupent les différents résultats dans les 15 essais. (Voir Annexe)

L’expérience commence, à la fin de l’électrocoagulation on laisse décanter pendant 20

min puis on mesure l’absorbance final dans l’appareil d’UV-visible.

Après chaque essai on mesure l’absorbance final, puis en déduit l’efficacité de

décoloration qu’on peut la calculer par la formule suivante :

Yexp= ((Ci - Cf )/Ci).100 = ((Ai- Af )/Ai).100

Avec : Ci : la concentration initiale de la solution à traitée (de volume 250ml).

Cf : la concentration finale de la solution traitée par l’EC.

Ai : l’absorbance initiale de la solution à traiter.

Af : l’absorbance finale de la solution traitée par l’EC.

Le rendement théorique ( Y th ) :

Avec : β0 = Σ Y exp / 15

Et βi = Σ XiY(i)exp/15 βij = ΣXi Xj Yiexp /15 (i= 1,2,3,4….15) ( j=1,2,3,4 …15)

Perte anodique en Aluminium : ∆m = mi – mf


Chapitre 2 : Etudes des effets sur l’électrocoagulation

A. Résultats et discussions 1. Etude selon Digramme de Pareto

Standardized Pareto Chart for Var_1

0 1 2 3 4 5Standardized effect

CC

AC

C:Factor_C

BC

AA

BB

AB

B:Factor_B

A:Factor_A +-

Figure 9 : Digramme de Pareto

Le diagramme de Pareto est une présentation graphique qui nous permet d’interpréter et

d’analyser les effets qui interviennent dans le phénomène étudié.

D’après ce diagramme on remarque que l’intensité de courant (A) donne un rendement très

important de décoloration, ensuite, on observe que le temps d’électrolyse (B) donne un

rendement de décoloration moins important par rapport à celle de (A), puis on peut

généraliser que les interactions entre eux donnent un faible rendement de décoloration.


2. Effets de la variation des paramètres

-1.0

Factor_B

1.0 1.0

Main Effects Plot for Var_1

78

82

86

90

94

98

Var_

1

Factor_A

1.0 -1.0

Factor_C

-1.0

Figure 10 : Effets de la variation des paramètres sur l’EC

Effet de courant :

L’intensité de courant est jugée comme un paramètre essentiel en électrocoagulation.

Lorsque la densité de courant augmente, le temps de traitement diminue en raison de la forte

dissolution des électrodes. [22] Il en résulte donc davantage de déstabilisation des particules

du polluant ; par ailleurs le taux de production des bulles d’hydrogène augmente et leur taille

diminue lorsque l’intensité de courant augmente. Tous ces effets sont bénéfiques pour une

élimination efficace du polluant par flottation. [23]

D’après la courbe ci-dessus on remarque que la variation de la densité de courant

donnent trois rendements d’électrocoagulation distincts, lorsqu’on traite une eau textile, il

faut choisir des conditions opératoires correspondantes au grand rendement de décoloration,

ce dernier en atteignant une valeur dans notre cas correspond à une valeur maximale de

l’intensité de courant. Donc on peut conclure que la valeur optimale est de 1,5 A.

Effet du temps d’électrolyse :

Le temps d’électrolyse joue un rôle très important dans le calcul du montant du procédé

d’électrocoagulation. Il agit surtout sur la quantité d’énergie consommée et sur la qualité

d’aluminium libéré dans le milieu. Le temps optimal est le temps qui donne le meilleur


rendement avec une consommation énergétique modérée et moins de kg d’Al par unité de

colorant éliminé.

Les résultats représentés sur la figure 10 concernant le temps d’électrolyse montrent

que le rendement d’électrocoagulation aboutit une valeur maximale de 90%, cette dernière

correspond à la valeur maximale de temps d’électrolyse. Donc on peut dire que le temps

optimal est de 8 min.

Effet de la conductivité :

L’augmentation de la conductivité par l’ajout de chlorure de sodium est connue

pour réduire la tension U entre les électrodes à une densité de courant constante, en raison de

la diminution de la résistance de l’eau polluée. [20] La consommation énergétique, qui est

proportionnelle à la tension appliquée entre électrodes, devrait donc diminuer. Le choix du

chlorure de sodium découle du fait que les ions chlorures réduisent de manière significative

les effets indésirables d’autres anions tels que HCO3- et SO4

2-, par exemple, en évitant la

précipitation du carbonate de calcium contenu dans une eau calcaire, qui pourrait former une

couche d’isolant sur la surface des électrodes et augmenter ainsi la résistance de la cellule

électrochimique. [21]

D’après la figure 10 on constate que le rendement de l’électrocoagulation reste

constant avec la conductivité, mais on observe que l’efficacité de décoloration atteint une

valeur maximale correspondante à une valeur minimale de conductivité. Donc on peut

conclure que la conductivité optimale est de 4 ms/cm.

3. Etude selon droite de Henry


La figure 11 registre un ensemble de points presque linéaires, constituant une droite ;

cette dernière est notée Droite de Henry.

Les points qui sont proches à la droite indiquent que les effets ont une faible influence

sur le rendement. D’autre part, les points qui sont loin de la droite montrent que les

paramètres ont un impact très efficace sur le rendement de décoloration.

4. Etude de la réponse de surface 5. Classification tinctoriale 6.


La figure ci-dessus sous forme de graphe 3-D de la surface de réponse. La figure montre

l’effet d’intensité de courant (A) et le temps d’électrolyse (B) sur l’efficacité de la

décoloration. Une plus grande efficacité de décoloration peut être obtenue en fixant une

intensité de courant élevée et en augmentant le temps d’électrolyse avec une valeur moyenne

de conductivité (C). En effet, selon la loi de Faraday, la quantité d’aluminium qui peut passer

en solution est directement tributaire du produit de cette intensité de courant et du temps

d’électrolyse. Cependant ces deux paramètres ne sont pas tout à fait similaire sur le rendement

de décoloration comme s’est suggéré sur le diagramme de Pareto ou le courant (A) engendre

une performance en décoloration légèrement plus élevée que temps d’électrolyse.

Le procédé d’électrocoagulation a montré son efficacité dans les applications

d’élimination dans des colorants textile de solution aqueuse.

Dans un premier temps nous avons étudié l’effet des paramètres opératoires sur le procédé

d’électrocoagulation dans le système discontinu pour une solution de 100 mg/l de colorant

orange II.

Nous avons trouvé les paramètres opératoires optimaux avec le modèle de BOX-BEHNKEN

à savoir les principaux effets « la conductivité ; l’intensité du courant et le temps

d’électrolyse ».

Nous avons donc déterminé les paramètres optimaux pour le procédé d’électrocoagulation,

soit une conductivité de l’ordre 4 mS/cm une intensité de 1,5 A, et le temps d’électrolyse

correspondant à 8 minutes dans un milieu de PH constant « PH=8 » .Dans ces conditions

nous avons pu obtenir un rendement de l’ordre 96%.

En perspective, et afin de compléter nos résultats qui sont à l’échelle laboratoire, un travail

similaire pourrait être entrepris à l’échelle pilote pour pouvoir faire, par la suite, une

extrapolation valable à l’échelle industrielle.


Conclusion

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