Propriétés photocatalytiques de catalyseurs Au/TiO2 dans la dégradation de polluants aqueux et gazeux PDF Download

Author: Carlos Youssef
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Jusqu'aux années 80, l’or a été considéré comme un métal inactif jusqu’à la découverte de Haruta, en 1987, qui suggère que des nanoparticules d’or supportées ont des propriétés catalytiques tout à fait intéressantes dans l’oxydation totale du monoxyde de carbone à basse température. Depuis plusieurs travaux de recherches ont eu lieu utilisant les nanoparticules d’or supportées sur un oxyde pour le traitement de divers polluants. Cependant, peu de travaux ont été réalisés sous irradiation UV et surtout en phase gazeuse. Le but de ce travail a été dapporter une meilleure compréhension du comportement des nanoparticules d’or supportées sur le dioxyde de titane (TiO2) en photocatalyse pour l’élimination de polluants aqueux comme l’imazapyr ou de polluants gazeux comme le monoxyde de carbone (CO) et l’acétylène (C2H2). L’influence de plusieurs paramètres comme la taille des nanoparticules, la méthode de préparation, les caractéristiques du support ont été abordés. L’ensemble de ces résultats contribue au développement possible d’une nouvelle technique de traitement de notre environnement surtout de l’air

Author: Nidhal Fessi
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Ce travail de thèse examine une nouvelle méthode prometteuse pour la dépollution efficace des eaux contaminées par des polluants organiques insolubles de type toluène, 1-méthylnaphtalène, nitrobenzène,.... Cette méthode d'oxydation avancée repose sur la photocatalyse hétérogène dans des émulsions de Pickering. Dans ce type d'émulsions, les tensioactifs stabilisants des gouttelettes huileuses sont remplacés par des nanoparticules solides à propriétés photocatalytiques élevées. Par ailleurs, ces nanoparticules solides doivent remplir les conditions de mouillabilité partielle dans les deux phases aqueuse et huileuse grâce à un équilibre hydrophile-hydrophobe à leur surface. Pour cette raison, le dioxyde de titane (TiO2) anatase a été préparé par la méthode sol-gel puis modifié par fluoration pour obtenir le catalyseur TiO2-F. L'objectif est de formuler des émulsions de Pickering de type huile dans l'eau (H/E) à partir de polluants organiques de faible solubilité dans l'eau. Les catalyseurs synthétisés ont été caractérisés par XRD, BET, SEM, DRS, XPS, et TG-TD-MS. Il a été montré que la fluoration apporte des changements importants dans les propriétés optiques du TiO2 et a amélioré l'équilibre hydrophile/hydrophobe à sa surface de façon significative. Par ailleurs, les résultats obtenus indiquent que des émulsions de Pickering stables peuvent être formulées en utilisant des particules de TiO2 ou TiO2-F de taille nanométrique. Le type et la stabilité des émulsions dépendent de la mouillabilité des nanoparticules stabilisantes évaluées par des mesures d'angle de contact. La mouillabilité des nanoparticules a été trouvée fortement dépendante du type d'huile en raison des contributions de la polarité et des interactions spécifiques avec les polluants. L'étude des émulsions de Pickering par conductivité électrique, microscopie optique et diffusion de la lumière a montré qu'une stabilité élevée a été obtenue dans des conditions de mouillage partiel : angle de contact dans l'eau compris entre 70 et 110°. L'évolution de la taille des gouttelettes d'huiles avec le rapport de masse huile/photocatalyseur a confirmé une forte adsorption des nanoparticules de catalyseur sur les gouttelettes d'huiles. Finalement, les émulsions jugées stables ont été photodégradées sous rayonnement UV. La cinétique de photodégradation des polluants organiques mesurée par HPLC a montré que la dégradation a été intensifiée en utilisant les émulsions de Pickering par rapport aux systèmes non émulsionnés. Ces résultats ont prouvé que l'utilisation des émulsions de Pickering stabilisées par des nanoparticules de dioxyde de titane constituait un moyen efficace et innovateur pour intensifier la dégradation photocatalytique des polluants organiques.

Author: Nadjet Hadj Salah
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La première partie de ce travail est consacrée à l'évaluation de l'efficacité photocatalytique de plusieurs semiconducteurs commerciaux. La comparaison est basée sur la détermination de leurs propriétés physiques : diamètre des particules, taille des cristallites, structure cristallographique, propriétés électroniques, composition chimique ainsi que capacité d'adsorption. L'efficacité photocatalytique est testée sur le phénol, un polluant modèle. Alors que ZnO présente une activité photocatalytique légèrement supérieure à celle des différents TiO2 étudiés, c'est pour le TiO2 P25 que la plus faible résistivité a été observée. C'est donc au sein de ce dernier que la circulation électronique est la meilleure. L'existence de différentes formes cristallographiques pour le TiO2 est démontrée être également un autre paramètre fondamental gouvernant la réactivité. Si la partition anatase/rutile (80/20%) est donc importante, le fait que le TiO2-P25 soit formé d'un seul cristallite le semble tout autant, car c'est tout le grain qui peut être considéré comme actif.Une seconde partie est dédiée à l'étude de la dégradation photocatalytique d'un colorant, le Vert Cibacron (RG12) utilisé dans l'industrie textile. Le travail est réalisé en suspension aqueuse en présence de dioxyde de titane TiO2-P25. La décoloration de la suspension est effective après 90min de traitement et s'accompagne d'une minéralisation partielle de 60% pour une gamme de concentration initiale en RG12 entre 10-40 mgL-1. Pour déterminer le mécanisme général de la photocatalyse, des investigations thermodynamiques et cinétiques ont été menées sur l'adsorption du colorant sur TiO2-P25. La chimisorption s'est avérée être le processus spontané endothermique majoritaire se déroulant à la surface du photocatalyseur. La cinétique d'adsorption suit globalement une loi de pseudo-ordre deux accompagnée d'un mécanisme de diffusion intraparticulaire observé aux fortes concentrations (80-120 mgL-1) mettant en avant les mésopores du matériau. Un modèle faisant intervenir une adsorption compétitive des espèces à la surface du photocatalyseur a été élaboré. Les molécules de colorant, de sous-produits de dégradation, les molécules d'eau et ions hydroxydes, ainsi que le dioxygène présent en solution et à la surface du TiO2 sont supposés entrer en compétition vis à vis des mêmes sites d'adsorption. Il est alors observé que l'inverse de la constante de dégradation photocatalytique du colorant dépend d'un polynôme du second degré de la concentration initiale du colorant de départ.Afin de contrecarrer le problème récurrent de la filtration des suspensions aqueuses de TiO2, la fixation de TiO2 par la méthode PMTP sur des plaques de verre a été étudiée. La caractérisation des dépôts par MEB et DRX a permis de montrer que ceux-ci étaient homogènes. Les performances du TiO2 supporté ont été comparées au procédé photocatalytique classique en suspension aqueuse sur le colorant Vert Cibacron dans un réacteur à recirculation de 500 mL dont les conditions optimales de fonctionnement ont été déterminées. Le modèle précédent de compétition d'adsorption des espèces à la surface du photocatalyseur, s'est montré adapté à décrire les résultats expérimentaux comparativement au modèle de Langmuir-Hinshelwood.Enfin, le couplage photocatalyse/sonolyse a été examiné pour la dégradation du vert Cibacron. Le dosage des espèces actives générées par chaque technique a été réalisé. Une synergie est apparue lors du couplage de la photocatalyse sous irradiation solaire en présence d'ultrasons 500 kHz.

Author: Antoine Piscopo
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Mes recherches ont porté sur la dégradation de molécules organiques en solution aqueuse, exclusivement par le TiO2, sous irradiation artificielle et solaire. Deux polluants ont été utilisés la benzamide (Bz) et l'acide 4-hydroxybenzoïque (4-HBz). Le pH joue un rôle important sur la cinétique de dégradation photocatalytique de l'acide 4-HBz. Suivant le pH la charge de surface du TiO2 varie. On observe la même influence entre l'adsorption et les cinétiques de dégradation pour le pH (plus le pH augmente, moins la cinétique de dégradation est rapide). A l'inverse, la Bz est peu influencée par le pH. Nous avons étudié l'influence des ions Cl- sur la dégradation de ces deux polluants. La présence d'ions Cl- diminue les cinétiques d'élimination de l'acide 4-HBz et de la Bz. on en a déduit que les ions Cl- s'adsorbent à la surface du TiO2 et diminuent les interactions catalyseur/polluant. La synthèse de TiO2 par voie sol-gel a été réalisée pour obtenir un catalyseur ayant des propriétés physico-chimiques déterminées. Nous nous sommes également intéressés à la fixation du TiO2 sur la fibre de verre. L'activité du TiO2 supporté est suffisante pour dégrader les solutions de Bz et d'acide 4-Bz. La fibre peut être réutilisée plusieurs fois sans perte d'activité photocatalytique. La dégradation de mélanges de polluants a été étudiée. Nous avons pu mettre en évidence une sélectivité dans le processus de dégradation. Pour le mélange équimolaire d'acide 4-HBz et de Bz, on observe dans un premier temps la dégradation essentielle de l'acide 4-BHz. Puis, lorsqu'environ 80% de l'acide initial a été éliminé, la Bz est dégradée. Nous avons montré qu'il est nécessaire d'être en milieu acide pour observer la meilleure sélectivité. En milieu basique, la sélectivité est inversée : on dégrade préférentiellement la Bz par rapport à l'acide 4-BHz. Les ions Cl- ne permettent pas d'obtenir un gain de sélectivité mais permettent de ralentir les cinétiques de dégradation des deux composés

Author: Anthony Lannoy
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La photocatalyse hétérogène est une technique d'oxydation avancée prometteuse dans le domaine de la dépollution d'effluents aqueux ou gazeux industriels contenant des composés organiques tels que les colorants, engrais, pesticides ou composés organiques volatils (COV). La photocatalyse met en oeuvre l'excitation d'un matériau semi-conducteur par une radiation lumineuse et dans ce contexte le dioxyde de titane (TiO2) est le photocatalyseur le plus couramment employé. Cependant, son activité est liée à de nombreux paramètres (longueur d'onde d'irradiation, paramètres texturaux, composition cristalline...) qu'il convient de maitriser si on veut concevoir un système de dépollution efficace. Afin d'améliorer les performances du TiO2, différentes approches ont émergé durant les dernières décennies, telles que ledopage par des métaux de transition ou le dopage par des composés organiques.Le sujet de la thèse s'est inscrit dans ce contexte et a porté sur le développement de systèmes photocatalytiques élaborés en présence de cyclodextrines (molécules cages formées par l'enchainement d'unités glucosidiques) pour la dégradation de polluants organiques en phase aqueuse. Il s'articule en trois parties principales. La première partie a été consacrée à la possibilité de combiner directement l'action d'un dioxyde de titane commercial (P25) en suspension aqueuse en présence de cyclodextrines pour améliorer le rendement de réactions photocatalysées. Appliquée à la dégradation photocatalytique d'un COV hydrophobe (toluène) dans l'UV, l'étude n'a pas montré d'impact positif des cyclodextrines. Les résultats ont été rationnalisés par l'évaluation des capacités d'adsorption des cyclodextrines sur la surface duphotocatalyseur et des constantes d'association 1:1 CD:toluène. Le deuxième partie a porté sur la synthèse d'une série de matériaux mésoporeux TiO2 par voie sol-gel colloïdale en utilisant comme agents structurants des assemblages supramoléculaires de type Pluronic 123-cyclodextrine partiellement méthylée (micelles). L'introduction de cyclodextrine méthylée en quantité contrôlée permet de jouer sur le glonflement des micelles. Après élimination de l'agent template par calcination, il est mis en évidence qu'il est possible de moduler les paramètres texturaux et structuraux du dioxyde de titane. Ces matériaux ont été évalués dans la réaction de dégradation de l'acide phénoxyacétique en phase aqueuse sous une irradiation proche du rayonnement visible (365 nm). Dans la troisième partie, le développement de matériaux mésoporeux TiO2 par voie sol-gel colloïdale a été poursuivi en substituant les assemblages supramoléculaires comme agents structurants par des cyclodextrines seules. Les paramètres de synthèse ont été optimisés avec différentes types de cyclodextrines (natives ou modifiées) et différentes concentrations.Les meilleurs résultats en termes de dégradation photocatalytique de l'acide phénoxyacétique à 365 nm ont été obtenus avec le matériau R25-T500 préparé à partir de cyclodextrine alétoirement méthylée à 25 g/L. Enfin, l'incorporation d'or sous forme HAuCl4 durant le protocole de synthèse a même permis d'observer une augmentation de l'activité photocatalytique sous irradiation à 420 nm comparativement au catalyseur référence TiO2 P25.

Author: Lynda Rideh
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Pages : 197

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COMPTE TENU DE L'ECHEC RELATIF DES METHODES CONVENTIONNELLES DE TRAITEMENT DES EAUX VIS A VIS DE CERTAINS POLLUANTS, CE TRAVAIL CONSTITUE UNE NOUVELLE CONTRIBUTION D'UN TRAITEMENT PAR PHOTOCATALYSE. LA DESTRUCTION DU 2-CHLOROPHENOL PAR LE SYSTEME UV/TIO#2/O#2 EST ETUDIEE, A L'ECHELLE DU LABORATOIRE, DANS UN REACTEUR A RECIRCULATION DU TYPE IMMERSION, EQUIPE D'UNE LAMPE A VAPEUR DE MERCURE A MOYENNE PRESSION. LES CARACTERISTIQUES DU TRANSFERT GAZ-LIQUIDE DU REACTEUR MECANIQUEMENT AGITE SONT DETERMINEES POUR L'OXYGENE. ON EVALUE, DANS LES CONDITIONS EXPERIMENTALES DE LA REACTION DE PHOTODEGRADATION, LE COEFFICIENT DE TRANSFERT VOLUMIQUE DE L'OXYGENE. LES RESULTATS MONTRENT QUE LA DIFFUSION DE L'OXYGENE A TRAVERS L'INTERFACE GAZ-LIQUIDE NE LIMITE PAS LA VITESSE DE REACTION. L'ETUDE DE L'ADSORPTION DU 2-CHLOROPHENOL SUR TIO#2 EN SUSPENSION EN PHASE AQUEUSE MONTRE QUE L'ADSORPTION EST BIEN REPRESENTEE PAR L'ISOTHERME DE LANGMUIR ET LA CINETIQUE D'ADSORPTION OBEIT AU MODELE DE LAGERGREIN. LES RESULTATS DE L'ETUDE DE L'ADSORPTION DE L'OXYGENE SUR TIO#2 AU MOYEN D'UNE METHODE DE TRACAGE DU GAZ MONTRENT QUE L'ADSORPTION EST BIEN REPRESENTEE PAR UNE ISOTHERME DE FREUNDLICH. L'ANALYSE QUANTITATIVE DE L'ION CHLORURE PRODUIT AU COURS DE LA REACTION FOURNIT LA PREUVE DE L'OXYDATION COMPLETE DU 2-CHLOROPHENOL EN ACIDE CHLORHYDRIQUE. L'ETUDE DE L'INFLUENCE DE CERTAINS PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES SUR LA VITESSE DE LA REACTION MONTRE QU'IL EST AVANTAGEUX DE TRAVAILLER A HAUTE TEMPERATURE ET EN MILIEU ALCALIN. LA VITESSE DE LA REACTION CROIT AVEC LA CONCENTRATION EN CATALYSEUR PUIS SE STABILISE A UNE CONCENTRATION DE 0,2 KG.M#-#3 DE TIO#2. ELLE EST UNE FONCTION CROISSANTE DE LA CONCENTRATION INITIALE EN 2-CP PUIS ELLE TEND VERS UNE VALEUR LIMITE POUR LES CONCENTRATIONS INITIALES ELEVEES. ENFIN, ELLE DEPEND DE LA CONCENTRATION EN OXYGENE DISSOUS ET ELLE VARIE LINEAIREMENT AVEC L'INTENSITE LUMINEUSE ABSORBEE. L'ANALYSE DE NOS RESULTATS PERMET DE PROPOSER UNE APPROCHE CINETIQUE AU MOYEN DE TROIS MODELES, TOUS BASES SUR L'ATTAQUE DU REACTIF PAR LES RADICAUX OH. LES RESULTATS EXPERIMENTAUX PRESENTENT UN BON ACCORD AVEC LE 3#I#E#M#E MODELE BASE SUR UNE ADSORPTION COMPETITIVE DU TYPE LANGMUIR ENTRE LE SOLVANT ET LE REACTIF ALORS QUE L'ADSORPTION DE L'OXYGENE SE FAIT SUR DES SITES DE NATURE DIFFERENTE ET SELON UNE LOI DU TYPE FREUNDLICH. CE MODELE A L'AVANTAGE DE JUSTIFIER LA VARIATION DE LA CONCENTRATION REDUITE DU 2-CP EN FONCTION DU TEMPS ET D'EXPRIMER LA DEPENDANCE DE LA VITESSE ENVERS LA CONCENTRATION EN 2-CP, LA CONCENTRATION EN OXYGENE DISSOUS ET L'INTENSITE LUMINEUSE ABSORBEE, LE PARAMETRE D'ADSORPTION DU 2-CHLOROPHENOL SUR TIO#2 ETANT CELUI MESURE DIRECTEMENT EN PHASE AQUEUSE. A L'ISSUE DE CETTE ETUDE, DEUX TENTATIVES D'AMELIORATION DES PERFORMANCES DE LA REACTION DE PHOTOCATALYSE SONT PROPOSEES. L'UTILISATION DES ULTRASONS D'UNE PART, ET DE L'OZONE, D'AUTRE PART ASSOCIEE AVEC LA PHOTOCATALYSE MONTRE UNE AUGMENTATION SIGNIFICATIVE DE LA VITESSE DE LA REACTION ESSENTIELLEMENT EN PRESENCE D'ULTRASONS DONT L'ACTION EST UNE DESAGREGATION DES PARTICULES DE TIO#2. L'ACTION DE L'OZONE SEMBLE SUREMENT ADDITIONNELLE DE CELLE DE LA PHOTOCATALYSE.

Author: María del Rosario Enriquez Rosado
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Pages : 128

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L'objectif était de contribuer à évaluer l'effet des propriétés de TiO2 pulvérulens, issus d'une même voie de préparation (thermohydrolyse de TiOSO4) et calcinés de à différentes températures, sur l'activité photocatalytique pour des réactions en phases gazeuse et aqueuse. Nous avons aussi employés certains de ces TiO2 fixés sur un matériau fibreux mince à l'aide de SiO2. Les propriétés structurales, texturales (MEB, MSE) et absorbantes (UV-RD) de ces TiO2 pulvérulents et fixés ont été caractérisées. L'échange isotopique 18O2-Ti16O2 (EIO) et l'élimination du méthanol ont été employés comme réactions en phase gazeuse. Dans l'eau, les éliminationns de polluants chlorés (4-chlorophénol, 2,5-dichlorophenol, acide 4-chlorobenzoïque et acide dichloroacétique), ainsi que l'effet de l'acide humique sur l'élimination de la quinoléine, ont été étudiés. L'EIO étant sensible à l'accessibilité de TiO2 et à la labilité des atomes d'oxygène, sa comparaison avec les réactions d'oxydation a fourni des indications précieuses. La comparaison des activités spécifiques et des actvités massiques a permis de montrer les importances respectives de la vitesse de recombinaison des charges et de la surface spécifique selon les réactions. Les principales conclusions sont les suivantes: (1) l'attaque initiale du méthanol ne nécessite pas le transfert d'un atome d'oxygène superficiel; (2) les chlorophénols peuvent être attaqués dans les multicouches d'eau proches de la surface, alors que CHCI2-COOH ne peut l'être que lorsqu'il est en contact direct avec TiO2; (3) la silice rend partiellement inaccessible TiO2, la conséquence pour l'activité étant plus importante pour l'EIO et pour l'élimination de CHCI2-COOH que pour celle de chlorophénols; (4) les acides humiques (AH) adsorbés peuvent, à faible concentration, augmenter la vitesse d'élimination de la quinoléine grâce, vraisemblablement, à un effet de séquestration, tandis que l'influence globale néfaste, à forte concentration, est due à l'asorption UV des AH.

Author: Florence Benoît-Marquié
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Pages : 2

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CE TRAVAIL CONCERNE LE TRAITEMENT DES REJETS AQUEUX CHARGES EN MATIERES ORGANIQUES TOXIQUES AINSI QUE LA PURIFICATION DES EMANATIONS GAZEUSES TOXIQUES ET/OU MALODORANTES. LES METHODES DE DEPOLLUTION CHOISIES POUR LA DEGRADATION DE COMPOSES ORGANIQUES SONT LA PHOTOCATALYSE ET LA PHOTOLYSE DANS L'ULTRAVIOLET DU VIDE (V-UV), EN PHASES AQUEUSE ET GAZEUSE. APRES UNE MISE AU POINT PORTANT SUR LES DIVERSES SOURCES DE POLLUTION DE L'AIR ET DE L'EAU ET DES DIFFERENTES TECHNIQUES DE DEPOLLUTION UTILISEES ACTUELLEMENT (CHAPITRE 1), L'ETUDE DE LA DEGRADATION PHOTOCATALYTIQUE EN PHASE AQUEUSE DE L'ACIDE 2,4-DIHYDROXYBENZOIQUE (ADHB) EST DETAILLEE (CHAPITRE 2). D'UNE PART, CETTE ETUDE PERMET DE DISPOSER D'UNE REACTION DE REFERENCE POUR TESTER LES QUALITES PHOTOCATALYTIQUES DES DIFFERENTS CATALYSEURS SUPPORTES SYNTHETISES AU LABORATOIRE. LA MODELISATION DU PHENOMENE DE DEGRADATION DE L'ADHB EN UTILISANT LA PLANIFICATION D'EXPERIENCE (RESEAUX UNIFORMES DE DOEHLERT) MONTRE QU'UN MODELE DU SECOND DEGRE DECRIT PARFAITEMENT CETTE DEGRADATION. CE MODELE PERMET DE CHOISIR LE PLUS JUDICIEUSEMENT POSSIBLE LES CONDITIONS DE DEGRADATION DE L'ADHB AFIN D'ETUDIER DE NOUVEAUX CATALYSEURS. DE PLUS, L'UTILISATION DE LA MODELISATION PAR LES RESEAUX ARTIFICIELS DE NEURONES, PERMET DE DETERMINER LES VITESSES INITIALES DE LA REACTION ETUDIEE, QU'IL N'EST PAS POSSIBLE D'OBTENIR EXPERIMENTALEMENT. D'AUTRE PART, AU COURS DE L'ETUDE DE CETTE REACTION, UN MECANISME DE DEGRADATION ORIGINAL A ETE MIS EN EVIDENCE : EN EFFET, L'ADHB REAGIT DIRECTEMENT AVEC LES TROUS POSITIFS (H#+) DU PHOTOCATALYSEUR EXCITE ALORS QUE CE GENRE DE COMPOSE REAGIT HABITUELLEMENT AVEC LES RADICAUX HYDROXYLE FORMES A LA SURFACE DU CATALYSEUR. LE DEVELOPPEMENT DE LA PHOTOCATALYSE ETANT LIE A LA MISE AU POINT DE CATALYSEURS PERFORMANTS SUR SUPPORT, DEUX TYPES DE CATALYSEURS A BASE DE TIO#2 SUR SUPPORT ZEOLITHE OU QUARTZ POREUX ONT ETE PREPARES (CHAPITRE 3). L'UTILISATION DU TEST PHOTOCHIMIQUE (REACTION DE DEGRADATION DE L'ADHB) MONTRE QUE CHACUN D'EUX EST EFFICACE POUR LA DEGRADATION DE LA MATIERE ORGANIQUE PAR PHOTOCATALYSE, MAIS LA GRANULOMETRIE DE LA ZEOLITHE NE PERMET PAS UNE UTILISATION AISEE DE CE CATALYSEUR, PARTICULIEREMENT EN PHASE GAZEUSE. PAR CONSEQUENT, SEUL LES PHOTOCATALYSEURS PREPARES A PARTIR DE QUARTZ POREUX SONT UTILISES POUR LA DEGRADATION PHOTOCATALYTIQUE EN PHASE GAZEUSE. POUR LES ETUDES EN PHASE GAZEUSE (CHAPITRE 4), UN MONTAGE PERMETTANT DE CONTROLER LA CONCENTRATION EN POLLUANT DANS L'AIR EST MIS AU POINT. DANS CE BUT, DES CELLULES DE DIFFUSION (CHACUNE ETANT SPECIFIQUE DU POLLUANT ETUDIE) SONT CONSTRUITES AINSI QU'UN REACTEUR PHOTOCHIMIQUE ADAPTE A CE TYPE D'ETUDE. LES CATALYSEURS SELECTIONNES SONT PARTICULIEREMENT EFFICACES, AUSSI BIEN AVEC DES LAMPES UV MOYENNE PRESSION QU'AVEC DES LAMPES A EXCIMERE XECL EMETTANT A 308 NM ET IL EST DONC POSSIBLE DE MINERALISER TOTALEMENT LE 1-BUTANOL ET LA BUTYLAMINE PAR PHOTOCATALYSE EN PHASE GAZEUSE. POUR CES DEUX COMPOSES, DIFFERENTS INTERMEDIAIRES DE DEGRADATION FORMES SONT IDENTIFIES ET LEUR EVOLUTION EST ETUDIE. CECI PERMET DE PROPOSER DANS CHAQUE CAS UN MECANISME REACTIONNEL FAISANT INTERVENIR L'ANION SUPEROXYDE PLUTOT QUE LES RADICAUX HYDROXYLE. LA NON REACTIVITE DU PHENOL DANS CETTE ETUDE CONFIRME L'ABSENCE DE CES RADICAUX HYDROXYLE ABSOLUMENT NECESSAIRES A LA DEGRADATION DE CE COMPOSE PAR PHOTOCATALYSE. PAR AILLEURS, LA PHOTOLYSE DANS L'ULTRAVIOLET DU VIDE (V-UV) PERMET D'OBTENIR D'EXCELLENTS RESULTATS, PUISQUE TOUS LES COMPOSES ETUDIES SONT TOTALEMENT MINERALISES.

Author: Karima Meguedad
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Ces dernières années, les problèmes d'environnement et de dépollution sont devenus cruciaux. En particulier, les industries textiles sont une source très importante de pollution des milieux aquatiques. De 60 à 70 % des colorants de l'industrie textiles contiennent une ou plusieurs fonctions azoïques et sont pour la plupart d'entre eux toxiques, mutagènes et cancérigènes. L'objectif de la thèse a été d'évaluer l'efficacité du procédé photocatalytique pour éliminer des colorants anioniques et cationiques seuls ou en mélange en présence de dioxyde de titane et d'argile pontée au titane, synthétisé au laboratoire. Trois colorants sont étudiés comme modèle le bleu de Méthylène (BM), le noir Rémazol 5 (NR5) et le réactif rouge 2 (RR2). La première partie du travail est une étude cinétique de l'adsorption, de la dégradation et de la minéralisation de ces colorants à différents pH. Plusieurs conclusions émergent (1) l'isotherme d'adsorption n'est pas une isotherme de Langmuir (2) aucune corrélation n'est observée entre les quantités adsorbées et les vitesses de dégradation et (3) à forte concentration en colorants, une partie de la lumière est absorbée et la vitesse de dégradation diminue. La seconde partie du travail concerne l'étude du mélange des deux colorants anioniques. L'influence du rapport molaire, du pH et de la concentration initiale sur l'isotherme d'adsorption, la cinétique de décoloration et de minéralisation des deux colorants dans le mélange sont étudiés et comparés à celle obtenues pour les colorants pris individuellement. Aucun complexe n'est formé. Des compétitions entre les deux colorants sont observées après saturation de la surface de TiO2. Au-delà de la saturation du catalyseur un ralentissement de la minéralisation du COT et des hétéroatomes est observé. La troisième partie de l'étude est dédiée à l'étude de la préparation, caractérisation et propriétés photocatalytique de l'argile pontée au TiO2 (MMT-TiO2) et du matériau composite : argile pontée au TiO2 dopée avec de l'argent (MMT-TiO2/Ag). Cette étude est réalisée sur le colorant cationique (BM) et le colorant anionique (NR5). Une adsorption totale du colorant BM est observée, contrairement au NR5 qui ne s'adsorbe pratiquement pas, suggérant une adsorption par liaison ionique. L'argile pontée dopée ou non ne présente pas des propriétés photocatalytiques plus importantes que celle de TiO2 mais joue un rôle important sur l'adsorption des colorants cationiques, ce qui favorise leur élimination de la solution aqueuse. La présence d'Ag diminue les propriétés d'adsorption et de photocatalyse de l'argile pontée.

Author: Sidi Mohamed Ould-Mame
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Pages : 223

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Le but de ce travail est de contribuer au génie photocatalytique par l'étude de dépôts de TiO2 à mettre en oeuvre dans un réacteur à lit fixe pour le traitement des eaux usées. Une technique de dépôt directe du TiO2 a été adoptée. Deux échantillons de TiO2 (P25 et Hombikat) ont été testés en utilisant l'acide salicylique (AS) comme polluant modèle. Les dépôts catalytiques ont été analysés par profilométrie et microscopie optique. Ces analyses montrent que les dépôts ont un aspect globalement homogène et une surface accidentée dominée par la présence de microfissures, particulièrement dans le cas de Hombikat. Les propriétés optiques des dépôts ont été étudiées à l'aide d'une sphère intégratrice. L’absorption et la transmission suivent une loi apparente de Beer-Lambert et un modèle satisfaisant a été développé. L’adsorption de AS a été étudiée sur P25 supporte calcine ou non et en suspension et sur Hombikat supporté. Cette étude montre que l'accessibilité des dépôts n'est pas limitée par l'épaisseur des dépôts, et que l'équilibre d'adsorption suit le modèle de Langmuir. La cinétique de dégradation photocatalytique de AS a été étudiée sur P25 et Hombikat et montre un accord assez satisfaisant avec le modèle de Langmuir-Hinshelwood. La corrélation entre l'adsorption et la cinétique de dégradation a suggéré l'existence de plusieurs types de sites d'adsorption de P25 mais un seul type de site pour Hombikat. Nous avons mis en évidence l'influence de divers facteurs sur la vitesse de la réaction de dégradation photocatalytique, que nous avons rassemblés dans une formulation générale. La densité superficielle du dépôt et l'intensité du flux lumineux ont beaucoup d'influence sur la cinétique, et ont été particulièrement étudiées. Il est montré que le transfert interne a peu d'influence sur la vitesse de dégradation sur P25 et qu'en particulier il ne prend pas d'importance dans le domaine de grande densité superficielle du dépôt, ce que l'on observe également pour Hombikat.