Smaller Default Larger

Soutenance de Boussouf Ibtissam

République Algérienne Démocratique Et Populaire

Ministère De L’enseignement Supérieur Et De La Recherche Scientifique

Université 20 août 1955- Skikda

Faculté De Technologie

                          Département de Pétrochimie et Génie des Procédés

 

 

Thèse présentée par Ibtissam BOUSSOUFen vue de l’obtention du diplôme de Doctorat en Génie Chimique

 

Thème: Elaboration d’un nanomatériau et son application dans la dépollution d’un effluent industriel

 

Soutenue publiquement le   **/**/****

Devant le jury composé de :

Président

Mr Fayçal DJAZI        

Pr

Université de Skikda

Directeur

Mr M. S. MEDJRAM

Pr

Université de Skikda

Examinateur

Mr Abdelhak GHAIED

Pr

Université de Souk- Ahrass

Examinatrice

Mme Ferial KRID

MCA

Université de Skikda

Examinatrice

Mme Zoubida MARSA

MCA

Université de Skikda

Invité

Mr Sébastien ABRAMSON

HDR

Université Sorbonne     

الملخص

تم تركيب  الميكروكريات المغناطيسية المركبة من نانوجزئيات الماغيمت (γ-Fe2O3) مكبسلة داخل السيليس (MS de γ-Fe2O3/SiO2) ومن ثم تم اختبارها كمحفز غير متجانس لتفاعل  « Fenton » قابل للفصل مغنطيسيًا في معلقات البيديليت (la beidellite) في وجود الميثيل البرتقالي كملوث نموذجي. تم دراسة خصائص المحفز بشكل كامل عن طريق المجهر الالكتروني الماسح و المجهر الإلكتروني النافذ (MEB و TEM)، القياس المغنطيسي، حيود الأشعة السينية (XRD)، التحليل الطيفي UV-Vis-NIR وحجم ادمصاص N2 و CO2. كما تمت دراسة الطين بالتحليل العنصري EDX (التحليل الطيفي للأشعة السينية المشتتة من الطاقة)،XRD  و TEM. بسبب القابلية المغناطيسية العالية، يتم استرداد المحفز بسهولة من معلقات الطين عن طريق فرز مغناطيسي انتقائي، حتى في المعلقات التي تحتوي على تركيز جد عالي من الطين. ازدادت سرعة أكسدة الميثيل البرتقالي بواسطة تفاعل « Fenton » بشدة في معلقات الطين مقارنة بالوسط المائي ، مما يدل على وجود تأثير تحفيز تآزري (Effet catalytique synergique) بين المحفز و الطين. تمت دراسة تأثير العوامل التجريبية المختلفة على التفاعل، مثل وجود مثبطات لبعض الأنواع  من عناصر الأكسجين التفاعلية (Reactive Oxygen Species ROS)، حموضة الوسط، تركيز المحفز، تركيز H2O2 و كمية الطين في الوسط. على عكس ما لوحظ في الوسط المائي،  لم يكن توليد جذور الهيدروكسيل OH عبر آلية Haber-Weiss هو المسار الوحيد المسؤول عن أكسدة الميثيل البرتقالي في معلقات البيديليت. لاحظنا أيضًا أن التأثير التآزري أكثر وضوحًا عند  قيم الحموضة القريبة من الحياد والكميات المنخفضة من H2O2 والطين. بالإضافة إلى ذلك، فإن النشاط الثابت للمحفز لمدة خمس دورات متتالية بالإضافة إلى معدل رشح الحديد المنخفض يجعله مرشحًا مثاليًا للتطبيق كمحفز مغنطيسي غير متجانس لتفاعل « Fenton » لمعالجة المياه الملوثة، خاصة بالنسبة للمياه السطحية، المياه الجوفية أو الأوحال التي تحتوي بشكل طبيعي على جزيئات دقيقة من الطين.

 

الكلمات المفتاحية: تفاعل « Fenton » غير المتجانس، الميكروكريات المغناطيسية المركبة من نانوجزئيات (MS de γ-Fe2O3/SiO2)، طين البيديليت، الفرز الانتقائي المغناطيسي، معالجة المياه.

 

ABSTRACT

Maghemite/silica nanocomposite microspheres (γ-Fe2O3/SiO2 MS) have been tested as magnetically separable heterogeneous Fenton catalyst in beidellite clay slurries in the presence of methylorange (MO) as a model pollutant. The catalyst and clay were fully characterized by electronic microscopies, magnetometry, XRD, UV–vis–NIR spectroscopy, and sorption volumetry. Due to its strong magnetic susceptibility, the catalyst was easily recovered from the clay slurries by a selective magnetic sorting, even in highly concentrated slurries. The Fenton oxidation of MO was strongly enhanced in the clay slurries in comparison to the reaction in aqueous phase, highlighting a synergistic catalytic effect. The influence of different experimental parameters such as the presence of specific Reactive Oxygen Species (ROS) scavengers, pH, H2O2 catalyst and clay concentrations, on the catalytic activity was also evaluated. Contrary to what was observed in aqueous phase, generation of hydroxyl radicals via the Haber-Weiss mechanism was not the unique pathway that caused MO degradation in the beidellite slurries. We also observed that the synergistic effect is more marked at pH near neutrality and low amounts of H2O2 and clay. Furthermore, the unchanged activity of the catalyst during five successive cycles together with the low level of iron leaching, makes it suitable candidate for an application as a magnetic heterogeneous Fenton catalyst in wastewater treatment, especially for surface waters or sludges naturally containing fine clay particles.

Keywords: Heterogeneous Fenton; magnetic nanocomposite microspheres; beidellite clay; magnetic selective sorting; water-treatment

Résumé

 

Les microsphères nanocompositesmaghémite/silice (MS de γ-Fe2O3/SiO2) ont été synthétisées puis testées en tant que catalyseur de Fenton hétérogène magnétiquement séparable dans des suspensions d'argile beidellitique en présence de méthylorange (MO) en tant que polluant modèle. Le catalyseur aété entièrement caractérisé par microscopie électronique à balayage et en transmission (MEB et MET), magnétométrie, diffraction des rayons X (DRX), spectroscopie UV-Vis-NIR et volumétrie d’adsorption. L’argile a été également caractérisé par DRX, par MET etpar analyse élémentaire EDX (spectroscopie de rayons X à dispersion d'énergie).En raison de sa forte susceptibilité magnétique, le catalyseur est facilement récupéré des suspensions d'argile par un tri magnétique sélectif, même dans des suspensions fortement concentrées en argile. L'oxydation du MO par le procédé Fentonétait fortement accrue dans les suspensions d'argile par rapport à la réaction en phase aqueuse, mettant en évidence un effet catalytique synergique. L'influence de différents paramètres expérimentaux, tels que la présence de piégeurs spécifiques d'espèces réactives de l'oxygène (ReactiveOxygenSpeciesROS), le pH, le catalyseur H2O2 et l'argile, sur l'activité catalytique, a également été évaluée. Contrairement à ce qui a été observé en phase aqueuse, la génération de radicaux hydroxyles via le mécanisme de Haber-Weiss n’était pas la voie unique à l'origine de la dégradation de MO dans les suspensions de beidellite. Nous avons également observé que l’effet synergique est plus marqué au pH proche de la neutralité et aux faibles quantités de H2O2 et d’argile. En outre, l'activité inaltérée du catalyseur pendant cinq cycles successifs ainsi que le faible taux de lixiviation du fer en font un candidat idéal pour une application en tant que catalyseur magnétique hétérogène de Fenton dans le traitement des eaux usées, en particulier pour les eaux de surface, les eaux souterraines ou les boues contenant naturellement de fines particules d'argile.

Mots clés: Fenton hétérogène; microsphères nanocomposites magnétiques; argile beidellitique; tri sélectif magnétique; traitement de l'eau.

 

Adresse:

 

Contacts PGP

Adresse:

BP 26 Route d'El-Hadaiek 21000 Skikda - ALGERIE

(Faculté de Technologie- Département de Pétrochimie & Génie des procédés)

E-mails:

fac.techno@univ-skikda.dz

Research Space