Synthèse et caractérisation des matériaux modifiés à partir du kaolin et de la bentonite pour l’élimination de quatre polluants organiques par adsorption et catalyse hétérogène

Abstract

L’objectif de ce travail est d’élaborer, de caractériser et d’évaluer les performances de nouveaux adsorbants et catalyseurs préparés à partir du kaolin de Tamazert (KT) et de la bentonite de Maghnia (MG), deux matières premières disponibles localement. Pour cela le manuscrit se compose de deux parties, dont la première a été consacrée à l’étude de l’adsorption du bleu de méthylène (MB) et du méthyl orange (MO) sur le kaolin de Tamazert modifié. Cependant, la seconde partie a été dédiée à l’étude de l’élimination de quelques polluants, par oxydation catalytiques par voie humide (OCVH) ou par oxydation en phase gazeuse, sur des catalyseurs à base de la bentonite de Maghnia pontée, ou par un catalyseur à base fer supporté sur le kaolin de Tamazert. Dans ce contexte et en vue d’améliorer ses propriétés absorbantes, le KT a été calciné à une température de 800°C puis traité avec de l’acide chlorihydrique à 2.5M. Les résultats obtenus montrent que ces traitements ont considérablement induit une augmentation de la surface spécifique qui atteint 192 m2/g. En revanche ces propriétés adsorbantes restent médiocres. Pour cela la capacité de rétention a été améliorée par traitement basique après activation acide, ou bien par immobilisation du carboxymethylcellulose sodique (Na-CMC), du chitosane et du bromure de cétrimonium (CTAB). L’étude de l’adsorption montre que les adsorbants préparés possèdent des capacités d’adsorption appréciables pour le BM et le MO. Néanmoins il a été observé que le processus d’adsorption a été considérablement affecté par le temps, la concentration initiale du colorant, le pH, la masse de l’adsorbant et la température. Les cinétiques d’adsorption suivent le modèle du pseudo second ordre contrôlée par la diffusion intraparticulaire. Les données des isothermes indiquent que ces dernières sont mieux décrites par le modèle de Langmuir, alors que l’étude thermodynamique indique que le processus d’adsorption est spontané et de nature physique. Dans la deuxième partie de la thèse, des catalyseurs sont préparés par pontage de la MG par différents éléments (Al-Fe, Al-Fe-Ce ou Al-Cr). La caractérisation des catalyseurs indique que le pontage a été bien réalisé. Testés dans la réaction d’OCVH du phénol ou d’oxydation du CO en CO2 en phase gazeuse, les résultats indiquent qu’en présence de ces catalyseurs le polluant modèle est fortement converti. Dans le même cadre un catalyseur à base de fer supporté sur le KT modifié est testé dans la réaction d’OCVH de deux polluants à savoir le phénol et le 4-Chlorphénol. Le catalyseur préparé possède des performances catalytiques remarquables, vu qu’une conversion totale est atteinte au bout des premières 30 min avec un taux de minéralisation élevé pour les deux contaminants.