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République Algérienne Démocratique et Populaire

Mohamed Boudiaf

Faculté des Sciences

Département de chimie industrielle

Spécialité : chimie

Option : contrôle et gestion de l'environnement

MEMOIRE

Présenté par

Melle BELMEHDI NADJIA

Pour l'obtention du diplôme de Magister en chimie

Thème

Soutenue le 15/09/2014 devant la commission d'examen composée de : Qualité Nom et Prénoms Grade Etb d'origine

Président Mr. BETTAHAR.Nourredine Professeur USTO MB

Rapporteur Mr. HADJEL. Mohammed

Professeur USTO MB

Examinateur Mme. BOUBERKA. Zahra M.conf. A USTO MB Examinateur Mme. MILOUDI Hafida M.conf. A U .Es-Sénia Oran Année universitaire : 2014 / 2015 Elimination du phosphore sous la forme des phosphates Par adsorption sur la diatomite brute et diatomite modifiée au fer- FHMD terme ce travail; ™ Ma gratitude à mon encadreur Mr. HADJEL MOHAMMED Professeur à USTO-MB, département de Chimie Industrielle, pour toute son aide, ses encouragements et ses conseils assez utiles et fructueux, ™ Je remercie aussi le président et les membres du jury qui ont accepté travail. ™ Je tiens aussi à remercier le Professeur N.BETTAHAR Professeur à USTO-MB honorée en acceptant de présider le jury; ™ Je remercie également Mme Z. BOUBERKA, maître de conférences à de l'université USTO-MB ainsi que Mme H.MILOUDI, maître de conférences

à Es-sénia-Oran

Dédicaces

Je dédie ce modeste travail

à mes chers parents

j PHV IUqUHV HP V±XUV

à 0RQ PMUL TXL P·M YUMLPHQP encouragée

à tous ce qui me sont chers

Résumé:

La diat

appelée aussi kieselguhgisement de Sig .la diatomite a

été traitée et caractérisée (composition, RX,L'infrarouge, ATG,MEB et BET) et

utilisée pour l'élimination du phosphore. Dans ce travail, il s'agit de l'étude de l'élimination du phosphore sous la forme HPO42-. En première lieu, une étude sur le matériau adsorbant de la diatomite a été faite. Le matériau étudié a subit une modification par un dopage de fer (Fe2+) dans le but

d'améliorer la capacité d'adsorption .L'efficacité de la capacité d'adsorption des

matériaux préparés a été vérifie par des applications de l'élimination de phosphore

(HPO42- ) sur la diatomite brute (DB) et modifie au fer (FHMD).

la diatomite modifiée au fer a été analysé par la méthode d'AAS, et on l'a constaté que

la surface de diatomite a été chargée avec 0.24 g Fe/g. la capacité maximum d'adsorption de diatomite Ferrihydrite-modifiée à pH 4 et à pH

8.5 a été augmentée du 10,41mg P/g et 2,31mg P/g de la diatomite crue et 41,66

mgP/g ; 15,15 mg P/g, respectivement. Mots-clés :Diatomite, diatomées, phosphore, adsorption , Ferrihydrite.

Sommaire

INTRODUCTION GENERALE 1

LISTE DES FIGURES

LISTE DES TABLEAUX

LISTE DES SYMBOLES ET ABREVIATIONS

Chapitre I généralités sur les diatomites

I.les données théoriques et réglementaires 3

I.1.Les définitions 3

I.2.Les origins 3

I.3.diatomées 3

I.3.1.la morphologie des diatomées 4

I.3.2. Classification 5

I.4.Structure et propriétés de la diatomite 6

I.5.Les transformations 7

I.7. Utilisation de la diatomite 9

I.7.1.Filtres De Diatomite 10

I.7.2.Les avantages et les inconvénients 10

1.8. Formation diatomique de la région de SIG 11

Références bibliographiques 12

Chapitre II

II. 13

II.1. Adsorption chimique (ou chimisorption) 13

II.2. Adsorption physique (ou physisorption) 14

II.3. description du mécanisme d'adsorption 14

II.4 isothermes d'adsorption 16

II.4.1.Classification des isothermes d'adsorption 16

II.4.1.1. Classe L 17

II.4.1.2.Classe S 17

II.4.1.3.Classe H 19

II.4.1.4.Classe C 19

II.4.2.Modèles d'isothermes 19

II.4.2.1. Isotherme de Langmuir 19

II.4.2.2. Isotherme de Freundlich 20

II.5 Adsorption par diatomite 20

Références bibliographiques 22

Chapitre III le phosphore

III. Introduction 22

III.1. 22 a. 22

III.3.L'information sur Les phosphates 23

III.4.sources des phosphates 23

III.5.Différentes formes du phosphore dans l'eau du lac 25

III.6. Les concentrations de phosphore optimales pour la croissance des algues 26

III.7.le contrôle du phosphore 27

III.8. La pollution par les phosphates 28 III.8.1. Ef 28

III.8.2. Effets connus sur la santé humaine 28

III.9.Méthodes scientifiques de mesures 29

III.10.conclusion 30

Références bibliographiques 31

Chapitre IV matériels et Techniques de caractérisations

IV. Introduction 33

IV.1.Techniques de caractérisations 33

IV.1.1.L'analyse chimique 33

IV.1.2.la diffraction des rayons x 34

IV.1.3.Spectroscopie infrarouge 35

IV.1.4.Le microscope électronique à balayage(MEB) 36

IV.1.5.La masse de la surface spécifique(BET) 36

37
IV.2. Développement et caractérisation de diatomite Ferrihydrite Modifiée 39

IV.2.1. Préparation de diatomite Ferrihydrite-Modifiée 39

IV.2.2.Teneur en fer de diatomite Ferrihydrite-modifiée 39 IV.2.3. Adsorption de Phosphore (Isotherme d'adsorption) 40

Références bibliographiques 41

Chapitre V caractérisation des adsorbants et élimination du phosphore

V. Introduction 42

V.1.Analyse chimiques 43

V.2.Analyse par diffraction des rayons X 44

V.3.Analyse par spectroscopie infrarouge 45

V.4.Analyse thermogravimétrique (ATG) 46

V.6. protocoles expérimentaux du modification de la diatomite 48

V.6.1.Analyse par diffraction X(FHMD) 49

V.6.1.Analyse par spectroscopie infrarouge(FHMD) 50 V.6.4. Microscopie Electronique a Balayage 52

V.7. Isotherme d'adsorption 53

V.7.1.Effet du pH de la solution sur l'adsorption 53

V.7.2.Effet de la température 54

V.8. Isotherme d'adsorption 56

V.8.1.Application du modèle de Freundlich et de Langmuir 57 V.9. Comparaison de la capacité d'adsorption de phosphate par diatomite

ferrihydrite modifié et autre adsorbants 61

Références bibliographiques 62

Conclusion générale 63

LISTES DES FIGURES

Figure I.1: Schéma de l'ornementation d'une diatomée. 4

FigureI.2: Schéma du frustule d'un frustule. 4

FigureI.3: Diatomée centrale actuelle partiellement ouverte. 5

FigureI.4: diatomée pennée. 5

Figure I.5 : Structure de la diatomite . 6

FigureI.6: Schéma de transformation de la diatomite. 7

Figure II.1 : Dom

sur un matériau microporeux 17

FigureII.2: al. 18

Figure V.1: diffractogramme DRX de la diatomite brute 47

Figure V.2: spectre IR de la diatomite brute. 48

Figure V.3: courbe thermogravimétrique de la diatomite brute. 49 Figure V.4: isotherme d'adsorption d'azote à77°K de la diatomite brute . 50 Figure V.5: protocole opératoire du processus de modification de la diatomite. 51 Figure V.6 : Diagramme de DRX de la poudre de diatomite modifie(FHMD). 52

Figure V.7: spectre IR de FHMD. 53

Figure V.8: isotherme d'adsorption d'azote à77°K de FHMD . 54 Figure V.9: observation au MEBde la diatomite brute et FHMD. 54 Figure V.10: isothermes d'adsorption de phosphore de diatomite crue et

de FHMD à pH 4. 55

Figure V.11: isothermes d'adsorption de phosphore de diatomite crue et

de FHMD à pH 8.5 . 56

Figure V.12 : isotherme d'adsorption du phosphore sur la diatomite brute

et modifie selon Langmuir (PH=4). 58

Figure V.13 : isotherme d'adsorption du phosphore sur la diatomite brute

et modifie selon Langmuir (PH=8.5). 58

Figure V.14 : isotherme d'adsorption du phosphore sur la diatomite brute

et FHMD selon Freundlich (PH=4). 59

Figure V.15 : isotherme d'adsorption du phosphore sur la diatomite brute

et modifie selon Freundlich (PH=8.5). 59

LISTES DES TABLEAUX

Tableau I.2: structures cristallographiques de la silice cristalline 9

Tableau I.1: composition chimique et principales caractéristiques de la

diatomite de SIG 12

Tableau V.1: l'analyse chimique (en % massique) de la diatomite brute. 46 Tableau V.2: le diamètre moyen de pore et la surface spécifique de la diatomite

brute et modifie . 54

Tableau V.3:les valeurs des paramètres de Freundlich et de Langmuir pour

l'adsorption du phosphore par la diatomite brute . 60

Tableau V.4:les valeurs des paramètres de Freundlich et de Langmuir pour

l'adsorption du phosphore par la diatomite modifie. 60

LISTE DES SYMBOLES ET ABREVIATIONS

DB: diatomite brute.

FHMD : la diatomite Ferrihydrite-modifiée (FHMD).

NaOH: hydroxyde de sodium

HCl: acide chlorhydrique

SBET: surface spécifique B.E.T du solide

IR: spectroscopie infra rouge

DRX: diffraction des rayons x

BET:Brunauer, Emmet et Teller

MEB: microscope électronique à balayage

pH: potentiel d'hydrogène

ATG: Analyse thermogravimétrique

qe: la quantité d'ions adsorbés de phosphate à l'équilibre (mg P/g), C0: concentrations en phosphate d'initiale (mgP/L) Ce: concentrations en phosphate d'équilibre (mgP/L)

V: volume de la solution (L)

m: la masse de l'adsorbant (g).

INTRODUCTION

GENERALE

INTRODUCTION GENERALE

1

INTRODUCTION GENERALE

neuviè de nouvelles molécules chimiques et des machines en augmentant les rendements de production (ag dont les conséquences sont néfastes pour notre santé voire à long terme pour notre survie. Au cours de ces dernières années, la prise de conscience du danger que représente la pollution de notre espace de vie est une réalité et une nécessité qui doit se manifester La pollution concerne tous les compartiments de notre environnement, l'eau, l'air, et le lesquels peuvent nuire à la santé et le devenir de l'être vivant. La pollution de l'eau a pris la grande part des préoccupations environnementales, du fait que les ressources en eau sont limitées et que le développement économique engendre des problèmes de pollution puisque les volumes des eaux usées générées par les différents secteurs d'activités deviennent de plus en plus importants. En effet un grand nombre de techniques de traitement des eaux usées, domestiques ou industrielles, existent. Elles sont différentes les unes par rapport aux autres et incluent à titre dillustration ladsorption, lélectrolyse, la solubilisation, la flottation, la précipitation, les échanges dions, lextraction liquide-liquide, etc. Parmi ces techniques ladsorption qui est lobjet de cette étude, a montré de grandes capacités de dépollution des eaux usées, surtout industrielles. Par exemple, elle sest avérée très simple et efficace pour lélimination de certains métaux lourds véhiculés par certains effluents industriels. Le traitement des eaux usées avant leur rejet dans l'environnement conduit à la production d'une grande diversité de matériaux contenant du phosphore (P) : Dans la plupart des cas, l'approvisionnement excessif en phosphore d'eau usagée dans des corps de l'eau comme des lacs et les fleuves mène à l'eutrophication.

INTRODUCTION GENERALE

2 La restauration des lacs eutrophiques devrait fondamentalement être contrôlée en réduisant le phosphore (p) écoulement de la masse du bassin de drainage [01]. Les adsorbants conventionnels peuvent ne pas être faisables dans le traitement des eaux résiduaires et la commande pratiques d'eutrophication parce que l'un ou l'autre certains d'entre eux tels que des sables, pierre à chaux ;les cendres volantes, le gypse, etc. n'ont pas des capacités suffisantes d'adsorption ou certains comme les scories en acier, le zéolite et la boue rouge ont des effets toxiques potentiels sur des espèces aquatiques dans les lacs. En cette étude, ferrihydrite modifie la diatomite est développé et caractérisé pour adsorption de P d'eau usagée et d'eau.

Les objectifs de cette recherche étaient :

Pour développer un matériel efficace et écologiquement sûr, spécifiquement a diatomite ferrihydrite-modifiée (FHMD), pour enlever le phosphore de l'eau.quotesdbs_dbs46.pdfusesText_46

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