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Soutenance de Karima DERDOUR

République Algérienne Démocratique Et Populaire

Ministère De L’enseignement Supérieur Et De La Recherche Scientifique

Université 20 août 1955- Skikda

Faculté De Technologie

Département Pétrochimie et génie des procédés       

 

Thèse présentée par Karima DERDOUR en vue de l’obtention du diplôme de Doctorat en Génie Chimique, Option Matériaux et Environnement 

 

Thème: Utilisation de nouveaux biosorbants pour la décontamination des eaux chargées en chrome.

 

Soutenue publiquement le  11/04/2019 à 10h

Devant le jury composé de :

 

Président    me Emna ZOUAOUI    Professeur       Université 20 août 1955-Skikda                                                                                                   

 

Encadreur    Mr. Med Salah MEDJRAM    Professeur   Université 20 août 1955-Skikda                                                                                                  

 

Co- Encadreur    Mme Chafia BOUCHELTA     Professeur    Université 20 août 1955-Skikda                                                                                                   

 

Examinateurs    Mr. Abdalhak GHEID      Professeur       Université Med Cherif Messadia Souk Ahras                             

Mme Zoubida MARSA        MCA           Université 20 août 1955-Skikda                                                                                                  

Mr.Nabil  BOUGDAH         MCA               Université 20 août 1955-Skikda                                                                                            

 

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الملخص:

             الهدفمنهذه الدراسة هوتثمين البقايا اللینوسیلولیلیزیة الطبيعية " قشور الجوز"واستخدامها لإزالةأيوناتالكرومالسداسيمنالمياه.تم تنشيط هذه المادة فيزيائيا بواسطة بخار الماء تحت تدفق  غازخامل (N2) عند 900 درجة مئوية لمدة ساعة واحدة ، ثم استخدمت لأكسيدات الحديد كدعم ، بواسطة طريقة الترسيب .من أجل تحسين خصائص المادةالوظيفية ،تم تحسين الظروف المختلفة لإعدادها ، وهي معدل التشريب وظروف التكليس (درجة الحرارة والوقت). تمت دراسة امتزاز الكروم سداسي التكافؤ باستخدام Fe-CACN كممتز ومحفز تحت ظروف امتزاز مختلفة : ، كتلة الممتز ،درجة حرارة الوسط ، ودرجة حموضة المحلول. مناجلتحديدمميزاتهذهالمواد المحضرة  استعملناتقنياتمختلفة ,MEB , ATD/ATG  .FTIRأظهرت النتائج قدرة امتصاص أعلى وحركية أسرع بعد تشريب الكربون المنشط لقشرة الجوز ب  5٪ من الحديد ، ثم تكليسه  تحت تدفق النيتروجين عند 400 درجة مئوية لمدة ساعتين. نموذج(Langmuir) لانجميرهو الافضل لتفسير ظاهرة امتزاز أيونات الكروم على هذه المادة (Fe5-CACN) مع قدرة امتزاز تصل إلى 30 ملغ / غ ، عند الرقم الهيدروجيني 2.0 ، في حين أن حركية الامتزاز فهي سريعة من  الدرجةالثانية.

 

الكلمات المفتاحية: قشور الجوز ، الكربون المنشط ، الفحم الوظيفي ، طريقة الترسيب ، الامتزاز ،حركية ،   الكروم سداسي التكافؤ.

Résumé

            L'objectif de cette étude est la valorisation d’un résidu naturel lignocellulosique «les coquilles de noix» pour l’élimination du Cr(VI) des eaux. Ce matériau a été  activé physiquement par  la vapeur d’eau sous atmosphère inerte (N2) à 900 °C pendent 1h, puis utilisé comme support pour les oxydes de fer, déposés par la méthode de précipitation. Afin d’améliorer les caractéristiques du matériau fonctionnalisé, les différentes conditions de sa préparation ont été optimisés, à savoir le taux d’imprégnation et les conditions de calcination (température et temps). L'adsorption du chrome hexavalent Cr(VI) en utilisant le matériau préparé dans les conditions optimales (Fe-CACN), comme adsorbant et catalyseur à la fois a été étudiée sous différentes conditions opératoires : masse de l'adsorbant, température du milieu, et pH de la solution.Différentes méthodes de caractérisation tel que l’analyse thermogravimétrique (ATG), la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), et la microscopie électronique à balayage (MEB) ont été employées pour évaluer la structure des matériaux préparés.Les résultats ont montré une capacité d'adsorption plus élevée et une cinétique plus rapide après imprégnation du charbon actif de coquille de noix par 5% de fer, et calcination sous flux d'azote à 400 °C pendant 2 h. Le phénomène d'adsorption des ions chrome sur ce matériau (Fe5-CACN) obéi mieux au modèle de Langmuir avec une capacité d'adsorption maximale de 30 mg/g à pH 2.0, alors que la cinétique d'adsorption assez rapide est de  type pseudo-premier ordre.

 Mots clés : Coquilles de noix, Charbon actif, Charbon actif fonctionnalisé, Méthode de  précipitation, Adsorption, Cinétique, Chrome hexavalent.

 

Abstract        

            The objective of this study is the valorization of a lignocellulosic natural residue «the walnut shell » and its application for Cr (VI) adsorption. This material was physically activated by water vapor under an inert atmosphere (N2) at 900 °C for 1 h, and then it was used as a support material for the iron oxides by the precipitation method.  In order to improve the characteristics of the functionalized material, the different conditions of its preparation have been optimized, namely the impregnation rate and the calcination conditions (temperature and time). The adsorption of hexavalent chromium Cr (VI) using Fe-AWS as adsorbent and catalyst was studied under different adsorption conditions. The parameters studied were adsorbent dose, temperature of the medium, and pH of the solution. Different methods of analysis have been used for the characterization of activated and functionalized carbon, namely thermogravimetric analysis (TGA), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and scanning electron microscopy (SEM). Results showed that higher adsorption capacity and fast kinetics was obtained when the activated walnut shell was impregnated with iron at 5% and calcined under nitrogen flow at 400 °C for 2h. The better fit is obtained with the Langmuir model with a maximum adsorption capacity of 30 mg/g, at pH 2.0.The adsorption isotherms system is better described by the pseudo-first -order kinetic model.

 

Keywords: Walnut shell, Activated carbon, Functionalized carbon, Precipitation method, Adsorption, Kinetic, Hexavalent chromium.

 

 

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