Comparaison avec d’autres acides carboxyliques

Pour étudier l’activité photocatalytique des différents acides carboxyliques nous avons irradié à 365 nm les mélanges AMX-GOE-acide carboxylique (10^-4M, 1g/L, 5×10^-4M) à pH naturel. Les acides carboxyliques testés sont l’acide oxalique, citrique, tartrique, succinique, malonique et maléique.

Les résultats représentés dans la Figure V.49 indiquent que seul l’acide oxalique est capable d’activer la GOE pour la dégradation de l’AMX. Fang-bai Liet al. [22] ont expliqué ce fait en termes d’aptitude de formation de complexe. En effet, les acides di-carboxyliques à courte chaîne carbonée (comme l’acide oxalique ou l’acide citrique) forment des complexes Fe(III)-carboxylate plus stables et plus photo-actifs que ceux d'une chaîne carbonée plus longue.

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 C /C 0 Temps (min) acide malique acide malonique acide succinique acide tartrique acide citrique acide oxalique

Figure V.49: Disparition de AMX lors de l'irradiation à 365 nm du mélange AMX-GOE-Acide carboxylique (10^-4M; 1g/L; 5×10^-4M) à pH = 3

- Formation du Fe (II)

Le Fe(II) provenant de la photoréduction des complexes Fe(III)-carboxylate a été suivi lors de l’irradiation des mélanges par dosage complexométrique à l’ortho-phénanthroline. La formation de Fe²⁺ croît dans le sens: acide oxalique> tartrique> citrique> maléique> malonique> succinique. En présence de l’acide tartrique, citrique, et maléique, la formation de Fe²⁺atteint des niveaux significatifs mais la dégradation de l’AMX n’a pas eu lieu, on peut conclure que la formation de Fe²⁺n’est pas le facteur défavorisant dans ce système.

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0,0 5,0x10^-5 1,0x10^-4 1,5x10^-4 2,0x10^-4 2,5x10^-4 3,0x10^-4 Fe 2 + (^M ) Temps (min) acide maléique acide malonique acide succinique acide tartrique acide citrique acide oxalique

Figure V.50 : Formation de Fe(II) dans le mélange AMX-GOE-Acide carboxylique (10^-4M, 1g/L, 5×10^-4M)

V.5 Conclusion

Le présent travail a porté essentiellement sur l’étude de la dégradation de l’AMX photoinduite

par la GOE en système simple et combiné (AMX-GOE-H2O2 et AMX-GOE-OXA). L’étude

de la photolyse d’AMX a montré qu’elle est insignifiante à 365 nm (monochromatique et polychromatique), alors qu’à 254 nm la photolyse a été très rapide.

En présence de la GOE, AMX se dégrade sous irradiation à 365 nm et sa cinétique suit une loi du pseudo-premier ordre avec K=1,52×10^-2 h^-1. Par ailleurs l’analyse du Fe²⁺ issu de la photodissolution de la GOE à 365 nm montre que sa concentration atteint 7×10^-5 M au bout de 90 h.

L’influence des principaux paramètres réactionnels, comme le pH, la quantité de catalyseur et la concentration de l’AMX montre que:

- La dégradation de AMX est plus importante à pH libre 6,2 qu’à pH acide (pH=3) - La concentration optimale de la GOE est égale à 1 g/L.

- L’augmentation de la concentration de AMX diminue l’efficacité de la réaction

Par ailleurs l’aspect mécanistique du processus photocatalytique gouvernant la disparition de l’AMX a été également étudié. Des expériences réalisées en présence de tertiobutanol ont montré que la réaction photochimique se fait par les radicaux hydroxyle. L’utilisation de chloroforme comme piège à radicaux O₂^•- a montré que ces derniers ne sont pas impliqués

dans la dégradation de l'AMX. L’effet de l’oxygène a été étudié pour ce système et montre que ce paramètre influe partiellement sur la réaction photochimique.

Une seconde partie a été consacrée au système AMX-GOE-H₂O₂pour la photodégradation de l’AMX. Dans ce cas la réaction s’est avérée très rapide avec une élimination de 80 % obtenue au bout de 5 heures. La vitesse de disparition de AMX s’accroit avec la diminution du pH. L’effet de l’augmentation de la concentration de l’H2O2 améliore la performance de la réaction sans qu’il y ait d’effet inhibiteur. Le suivi de la consommation du peroxyde d’hydrogène a été réalisé à différents pH, et montre que la décomposition du peroxyde d'hydrogène augmente lorsque le pH diminue.

L’étude mécanistique révèle que la dégradation de AMX s’effectue par le biais des radicaux •

OH et par oxydation à la surface de la GOE. Par ailleurs, les radicaux O2^•- ne sont pas impliqués au processus de dégradation.

Le suivie de la minéralisation en terme de DCO a montré que les intermédiaires réactionnels nécessitent des temps plus longs que le substrat de départ. En effet, une réduction de 62 % de DCO a été obtenue après 7 heures de traitement. Des essais de recyclage du catalyseur pour une utilisation prolongée ont été effectués afin d'évaluer la stabilité de la GOE au cours de la réaction de photodégradation de l’AMX. Ils montrent qu’après utilisation successive de la GOE cette dernière reste efficace et conserve sa stabilité.

Une autre partie a été consacrée au système AMX-GOE-OXA pour la photodégradation de AMX. Au cours de la réaction photochimique, nous avons observé la dissolution de la GOE donnant lieu à la formation du Fe²⁺ et H₂O₂. Ce système a fait l’objet d’une optimisation de l’acide oxalique et la concentration optimale dans ce système vaut 5×10^-4M

L’étude cinétique montre que l’évolution de la concentration de la solution de l’AMX pourrait être décrite par une cinétique apparente d’ordre 1 avec une valeur de K=1,17×10^-3 min^-1. Cette valeur reste largement supérieure à celle trouvée avec la GOE seule.

L’influence de pH sur la photodégradation de l’AMX dans le système AMX-GOE-OXA montre que l'efficacité de la dégradation augmente avec la diminution du pH initial et a atteint le niveau le plus élevé à un pH de 3,2. La concentration initiale de l’AMX a également un effet sur l’efficacité de l’élimination de l’AMX où une meilleure élimination a été obtenue pour de faible concentration en AMX. Le processus photochimique dans ce système fait intervenir les^•OH qui gouvernent la dégradation de AMX.