REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE ABOU-BAKR BELKAID - TLEMCEN FACULTE DES SCIENCES DEPARTEMENT DE CHIMIE Laboratoire d’application des Electrolytes et des Polyélectrolytes Organique Mémoire de Master en Chimie Option: Chimie Macromoléculaire Présenté par BENALI AHMED PREPARATION DES COMPOSITES ARGILE-CHITOSANE, APPLICATION A LA RETENTION DES COLORANTS TEXTILE Soutenu à Tlemcen le 01 juillet 2013 devant le jury composé de: Mr Ali MANSRI Président Professeur Univ.de Tlemcen Mme Esma CHOUKCHOU-BRAHAM Examinatrice Maitre de conférences A Univ. de Tlemcen Mr Lahcène TENNOUGA Examinateur Maitre de conférences A EPST. de Tlemcen Mr Kamel Ismet BENABADJI Encadreur Maitre de conférences B Univ. de Tlemcen REMERCIEMENTS Ce travail a été réalisé au Laboratoire d'Application des Electrolytes et des Polyéletrolytes Organiques. Je tiens à exprimer ma reconnaissance à son Directeur, Monsieur le Professeur Ali MANSRI. J’exprime ma profonde gratitude à mon encadreur, Monsieur K.I.BENABADJI, Maître de conférences à l’Université de Tlemcen, pour tous les efforts qu’il a consenti tout au long de l’élaboration de ce modeste travail. Ses encouragements, ses précieux conseils et la confiance qu’il m’a toujours témoignée m’ont été d’une grande aide. Mes remerciements s’adressent également à Monsieur Ali MANSRI Professeur à l'Université de Tlemcen pour l’intérêt qu’il a accordé à ce travail en acceptant de le juger et de présider le jury. Je remercie profondément Madame Esma. CHOUKCHOU-BRAHAM, Maître de conférences à l’université de Tlemcen, pour l’intérêt constant qu’elle a porté à ce travail et d’avoir accepté de le juger. Je suis très sensible à l’honneur que m’a fait Monsieur Lahcene.TENNOUGA, Maître de conférences à l’école préparatoire des sciences de Tlemcen, pour m'avoir honoré de sa présence en acceptant de juger ce travail. Je n’oublie pas dans mes remerciements tout le personnel du Laboratoire d'Application des Electrolytes et des Polyélectrolytes Organiques que j’ai pu côtoyer durant la période de ce modeste travail. Je ne pourrai terminer ces remerciements sans y associer mes amis et mes collègues. A toutes et à tous je leur dis merci. Sommaire INTRODUCTION GENERALE .................................................................................................................1 CHAPITR I ETUDE BIBLIOGRAPHIQUE SUR LES COLORANTS I.1. Histoique ........................................................................................................................................5 I.2. Applications ....................................................................................................................................5 I.3. Couleur et structure chimique ........................................................................................................6 I.4. Mécanisme de teinture ..................................................................................................................7 I.5. Toxicité des colorants .....................................................................................................................8 I.6. Procédés de traitement des colorants ...........................................................................................9 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ..................................................................................................... 13 CHAPITRII REVEU BIBLIOGRAPHIQUE SUR LES MATERIAUX A BASE D’ARGILE ET DE CHITOSANE II.1. Le chitosane ................................................................................................................................ 15 II.1.2. Histoique .............................................................................................................................. 15 II.1.3. Structure de la chitine et du chitosane ................................................................................ 15 II.1.4. Disponibilité de chitine ......................................................................................................... 16 II.1.5. Préparation du chitosane ..................................................................................................... 17 II.1.6. Propriétés principales du chitosane ..................................................................................... 18 II.1.7. Les dérivés du chitosane ...................................................................................................... 20 II.1.8. Principales application du chitosane ................................................................................... 20 II.2. Les argiles .................................................................................................................................. 23 II.2.1. Origines et composition des argiles .................................................................................... 23 II.2.2. Généralités sur les argiles .................................................................................................... 23 II.2.3. La bentonite ........................................................................................................................ 24 II.2.4. Structure de la Montmorillonite ......................................................................................... 24 II.2.5. Propriétés de la bentonite .................................................................................................. 25 II.3. Le chitosane un matériel adsorbant ...................................................................................... 27 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ..................................................................................................... 29 CHAPITRE III THEORIE SUR L’ADSORPTION III. L’Adsorption ................................................................................................................................ 33 III.1. Définition ............................................................................................................................... 33 III.2. Causes et types d’adsorption .................................................................................................. 33 III.3. Calcul des quantités adsorbées .............................................................................................. 33 III.4. Classification des isothermes ................................................................................................. 34 III.5. Modélisation de l'adsorption ................................................................................................. 36 III.6. Les paramètre influençant l’adsorption ................................................................................ 34 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES ................................................................................................... 37 CHAPITRE IV MATERIELS ET METHODES IV.1. MATERIELS ............................................................................................................................. 39 IV.1.1. Petit materiel .................................................................................................................. 39 IV.1.2. Appareillage .................................................................................................................... 39 IV.1.3. Produits utilisés .............................................................................................................. 39 IV.2. METHODES ....................................................................................................................... 41 IV.2.1. Préparation des adsorbants ........................................................................................... 41 IV.2.2. Adsorption de colorant orange télon ............................................................................. 45 CHAPITRE V RESULTATS ET DISCUSSION V.1. Synthése des composites ...................................................................................................... 47 V.2. Caractérisation des composites ............................................................................................ 47 V.3. Tests de solubilité .................................................................................................................. 52 V.4. Adsorption du colorant l’orange télon par les adsorbants .................................................... 52 V.4.1. Détermination de la longueur d’onde d’absorption maximale ...................................... 52 V.4.2. Vérification de la loi de Beer Lambert ............................................................................. 53 V.4.3. Cinétiques d’adsorption du colorant orange télon par les différents adsorbants ......... 53 V.4.4. Effet de pH de la solution de colorant sur la capacité d’adsorption ............................... 60 V.4.5. Effet de la concentration initiale en colorant sur la capacité d’adsorption .................... 63 V.4.6. La régénération .............................................................................................................. 68 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES .................................................................................................... 70 CONCLUSION GENERALE ........................................................................................................ 71 INTRODUCTION GENERALE INTRODUCTION GENERALE La qualité de l'eau, à travers l'histoire, a été un facteur important pour assurer le bien- être humain. Actuellement, un des problèmes environnementaux les plus graves est la pollution de l'hydrosphère, qui est menacée, pour une grande part, par l'activité humaine. Dans les pays développés et ceux en voie de développement, la qualité de cet élément vital est en détérioration à cause des déchets des industries chimiques déversés dans la nature. Les colorants sont des composés organiques utilisés dans de nombreuses industries : papeteries, cosmétiques, agroalimentaires, textiles, agriculture produits pharmaceutiques, ainsi que dans des diagnostiques médicales [1]. La production mondiale des colorants de synthèse est évaluée à 800 000 t /an. Une partie de ces colorants, approximativement 140 000 t/an, sont rejetées lors des étapes de fabrication et coloration des tissus [2]. Leur élimination représente un des principaux problèmes dans le processus de traitement des rejets liquides. Plusieurs types sont très toxiques, carcinogène, mutagène et difficilement biodégradables [3, 4]. Durant les trois dernières décennies, plusieurs méthodes de traitement des eaux résiduaires ont été utilisées d’une manière sélective suivant le type d’industrie et le type de rejet. On peut citer, l’adsorption [5, 6], la coagulation -floculation [7], les traitements biologiques [8], la séparation membranaire [9] et l’oxydation chimique [10]. L’adsorption est une méthode attractive et très efficace pour traiter les eaux colorées et éliminer les odeurs et les polluants organiques. Malheureusement, La plupart des systèmes d’adsorption conventionnels utilisent le charbon actif malgré son coût de production et ses difficultés de régénération. Ceci a donc encouragé des travaux de recherche en les orientant vers des procédés de traitement faisant appel à des matériaux naturels moins couteux et largement disponibles. En effet, la performance et l’efficacité de cette technique, dépend d’une façon prépondérante de la nature du support utilisé comme adsorbant, son coût, son abondance, sa régénération, etc. [11-13]. Récemment, les recherches se sont orientés vers l’étude des produits chitineux et leurs dérivés, en particulier le chitosane qui se révèle le plus attractif économiquement. Ses propriétés intrinsèques, son abondance, sa biodégradabilité constituent des atouts majeurs pour son utilisation pour une dépollution respective de l’environnement [14-19]. L’efficacité des argiles dans les processus de dépollution connait elle aussi un grand succès mais son utilisation reste quelques fois limitée. Son implication dans les processus d’adsorption concerne principalement les colorants cationiques [20]. Sa valorisation par modification en présence du chitosane et de l’épichlorhydrine va ouvrir le champ à son utilisation même en présence de colorants anioniques. Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à la préparation de matériaux à base de chitosane et de bentonite et à l’étude de leurs interactions avec un colorant textile l’orange télon. Ce mémoire s’articule autour de cinq chapitres : I. Le chapitre I est consacré à une étude bibliographique sur les colorants II. Le chapitre II présente une description théorique sur les matériaux à base de bentonite et de chitosane. III. La théorie sur l’adsorption sera décrite dans le chapitre III. IV. Le chapitre IV présente décrit l’ensemble d’appareillage utilisé et les modes opératoires suivis lors de cette étude. V. Le chapitre V sera consacré à la discussion de nos résultats. REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES [1] Teng T.T and Low L.W, Removal of Dyes and Pigments from Industrial Effluents, Advances in Water Treatment and Pollution, (2012) 65-93. [2] Hedi Ben Mansour, Oualid Boughzala, dorra Dridi, Daniel Barillier, Leila Chekir-Ghedira et Ridha Mosrati, Les colorants textiles sources de contamination de l’eau : criblage de la toxicité et des méthodes de traitement, Journal of Water Science, vol. 24, (2011), 209 238. [3] Alahiane S, Qourzal S, El Ouardi M, Belmouden M, Assabbane A, Ait Ichou Y, Adsorption and photocatalytic degradation of indigo carmine dye in aqueous solutions using TiO2/UV/O2)J. Mater. 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