Lors de l’étude de la perte de masse dans une cellule à 2 électrodes d’aluminium, on remarque que la masse dissoute à l’anode est proportionnelle à la tension imposée, cependant cette perte de masse ne correspond pas à celle calculée par la loi de Faraday. En effet, le rendement anodique calculé est supérieur à 1 du fait de réactions supplémentaires à la cathode. D’autre part on remarque que la perte de masse augmente avec la concentration de l’électrolyte support passant de 2,9 g à 26,1 g lorsque cette dernière varie de 0 à 10-2 M
La perte de masse s’accroît lorsqu’on travaille à des pH très basiques dans la cellule à 2 électrodes dans un mélange NaCl/NaOH par rapport à celle obtenue à pH légèrement acide avec NaCl seul passant de 1,9g (pH ≈ 5) à 7,1g (pH ≈ 12), les électrodes étant plus proches dans ce cas.
Cette différence de perte de masse est atténuée si l’on travaille dans un réacteur à 8 électrodes passant de 55,4g (pH ≈ 5) à 59,1g (pH ≈ 12), les électrodes étant plus proches dans ce cas expliqueraient un transport et un échange plus rapide et donc une cinétique de réaction plus importante ainsi qu’une perte de masse plus élevée.
Si l’étude est effectuée dans NaOH seul à pH ≈ 12 on observe une perte de masse beaucoup plus faible montrant la nécessité d’utilisation de NaCl, car NaOH crée une passivation des électrodes.
.
CONCLUSION GENERALE
Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés à l’étude de l’élimination de la matière organique (MO), minérale et colorée à l’aide du procédé d’électrocoagulation en utilisant des électrodes d’aluminium, et par adsorption sur une structure R synthétisée par ce même procédé afin de comparer les deux méthodes à plusieurs pH.
Nous avons, tout d’abord étudié le comportement des électrodes d’ aluminium dans des solutions synthétiques .
Quatre structures ont été ensuite préparées au laboratoire par électrocoagulation, en utilisant soit NaOH, soit NaCl soit les deux à la fois afin d’étudier l’effet de ces deux électrolytes (pH et conductivité) sur les structures préparées.
L’étude en DRX des structures a montré la présence de Al(OH)3 sous trois formes
structurales (Gibbsite, Nordstrandite, Bayerite), ainsi que celles de Al(OH)2Cl,2H2O et
Al45O45 (OH) 45Cl. Ces deux derniers sont en phases majeures dans les structures préparées à
base de NaCl et en milieu acide et basique, et en phases mineures dans les structures préparées à pH très basique.
Nous avons ensuite étudié l’élimination de la matière polluante d’une part par électrocoagulation à l’aide d’électrodes d’aluminium, et d’autre part par adsorption sur la structure notée R2, révélée comme étant la plus adsorbante. Les échantillons étudiés provenant de rejets de tannerie et d’industrie textile, de pH différents, nous ont permis de mettre en relief le rôle prédominant joué par ce dernier dans l’épuration des rejets.
L’étude comparative, menée à différents pH, montre que la structure R est plus ou moins stable suivant le milieu étudié, car elle est composée d’hydroxyde d ’aluminium ,mais aussi du monomère Al(OH)2Cl,2H2O et du polymère Al45O45(OH)45Cl, tous en quantités
appréciables et possédant d’intéressantes propriétés d’adsorption (acide de Lewis).
Dans le cas de l’électrocoagulation, l’aluminium libéré à l’anode et les ions hydroxyles libérés à la cathode réagissent entre eux pour donner des monomères et des polymères hydroxylés d’aluminium en milieu acide, de l’hydroxyde d’aluminium à
partir d’un pH proche de 4, celui-ci devient par ailleurs prédominant à pH neutre, puis se transforme en aluminates à des pH plus basiques.
maximum est atteint par adsorption de la matière colorée sur les espèces d’aluminium très adsorbantes.
Lors de l’étude par électrocoagulation, l’hydroxyde d’aluminium se formant dès la mise sous tension des électrodes, on observe une adsorption totale du colorant sur Al(OH)3.
L’étude de l’adsorption du colorant synthétique sur la structure absorbante nous a permi d’observer que celui-ci a une capacité d’élimination très grande vis-à-vis des molécules de colorant HE7B. La presque totalité du colorant est éliminée pour une masse de R2 égale à
0,7225g. L’étude cinétique est d’ordre 1 par rapport au colorant synthétique et de tannerie. Celle-ci est plus rapide pour le colorant synthétique, qui se trouve à pH ≈ 6 pour lequel l’hydroxyde d’aluminium se forme aussitôt que les ions aluminiums et hydroxyles sont libérés aux électrodes permettant l’adsorption du colorant synthétique qui est éliminé au bout de 20mn, alors que seulement 42% du colorant de tannerie l’est pour la même durée
Lors du traitement d’un rejet coloré de tannerie de pH acide (pH=3.36) par adsorption sur la structure R2, celle-ci a tendance à se dissoudre partiellement, donnant des complexes polymères et monomères hydroxylés d’aluminium qui contribuent à déstabiliser la fraction colloïdale de la matière colorante. Ceci s’accompagne d’une diminution de pH, par libération d’ions H3O+.
Dans le cas du traitement du colorant de tannerie par électrocoagulation, la déstabilisation de ce dernier a lieu grâce aux composés hydroxylés de Al3+ qui se forment à pH acide, puis par adsorption sur l’hydroxyde métallique qui précipite lorsque le pH augmente au cours du temps grâce aux ions OH- libérés à la cathode.
La floculation et l’électrocoagulation à l’aide de l’hydrogène gazeux dégagé à la cathode explique l’amélioration du rendement (33.2% en DCO ; 74.8% en absorbance) par électrocoagulation par rapport à celui obtenu par adsorption (25% en DCO ; 23% en absorbance).
Dans le cas du traitement des rejets de pelanage ayant un pH très basique (12.72) on observe une diminution de celui-ci par consommation des ions OH-, lorsque l’hydroxyde contenu dans R2 se transforme en ions aluminates. Pour un pH de 11.6 ces derniers redonnent Al(OH)3 par germination permettant l’adsorption de la matière organique. Celle-ci, de charge
négative, sature la surface d’adsorption de l’hydroxyde d’aluminium en le chargeant négativement, ce qui explique la restabilisation.
Lors du traitement par électrocoagulation des eaux de pelanage, le pH diminue tout d’abord lorsque, les aluminates se formant par dissolution des électrodes d’aluminium consomment les ions OH- du milieu. La diminution de la DCO a lieu par électro flottation
grâce à l’hydrogène dégagé aux électrodes. Pour un pH proche de 10 la matière organique s’adsorbe sur l’hydroxyde formé. Le rendement obtenu dans le cas du traitement par électrocoagulation est plus élevé (67.25%) que celui obtenu dans le cas de l’adsorption sur R2, grâce à l’effet combiné de la floculation et de l’électro flottation.
L’étude de l’adsorption du colorant synthétique sur la structure absorbante nous a permis d’observer que celui-ci a une capacité d’élimination très grande vis-à-vis des molécules de colorant HE7B. La presque totalité du colorant est éliminée pour une masse de R2 égale à 0,7225g. L’étude cinétique est d’ordre 1 par rapport au colorant synthétique et de
tannerie. Celle-ci est plus rapide pour le colorant synthétique, qui se trouve à pH ≈ 6 pour lequel l’hydroxyde d’aluminium se forme aussitôt que les ions aluminiums et hydroxyles sont libérés aux électrodes permettant l’adsorption du colorant synthétique qui est éliminé au bout de 20mn, alors que seulement 42% du colorant de tannerie l’est pour la même durée.
Les modèles de Langmuir et Freundlich, sous leurs formes linéaires conviennent parfaitement pour décrire ce phénomène d’élimination dans le cas du colorant synthétique.M%l$jùnmk
Dans le cas du modèle de Langmuir on peut déduire la capacité d’adsorption, qui est égale à 65mg/g, et la constante de vitesse d’adsorption égale à 0,85 l/mg. Elle est supérieure à celles obtenues par certains auteurs pour Cu2+ et Zn2+ dans le cas de la calcite, {42] et du coquillage brut.
Le modèle de Freundlich nous a permis d’obtenir les valeurs des paramètres cinétiques, et de déduire des valeurs de constantes caractéristiques de la structure R2 vis-à-vis
du colorant synthétique HE7B et qui sont n = 4 et K = 0,0263 .
L’élimination de la DCO presque totale pour un rejet très acide (pH = 0,31) par adsorption sur une structure adsorbante R a lieu, par déstabilisation de la matière organique, grâce aux ions aluminiums obtenues par dissolution totale de R, en milieu très acide, mais aussi par adsorption sur de nouvelles structures obtenues par précipitation des polymères hydroxylés d’aluminium avec le chlore présent en solution en structures adsorbantes Al(OH)2
et Al45O45(OH)45Cl.
L’élimination presque totale de la DCO dans le rejet à pH neutre (pH = 7,69) est obtenue sur R, très stable à ce pH. L’élimination des métaux lourds tels que Zn, N, As, Cr, Fe peut avoir lieu par adsorption ou précipitation à ce pH.
présents , sauf le Zn dont la concentration diminue notablement par adsorption et /ou précipitation.
Lors du traitement par électrocoagulation de ce rejet la DCO diminue très peu pour les raisons citées auparavant, par contre les métaux tels que Mg, Mn, Na, Ni, Pb, Ca, Cr,Cu, Fe, Zn sont éliminés par adsorption et/ou précipitation.
Lors du traitement par électrocoagulation d’un colorant de tannerie à pH acide (pH = 3,36) la DCO diminue par déstabilisation grâce aux ions aluminiums ou polymères
hydroxyles d’aluminium puis par adsorption sur Al(OH)3 qui se forme lorsque le pH
augmente passant de 3,36 à 4,36.
Les métaux lourds tels que le Cr, le Cu, le Zn voient leur concentration diminuer notablement par adsorption et précipitation sur Al (OH)3 qui se forme lorsque le pH augmente
passant de 3,36 à 4,36.
Lorsque le traitement du colorant de tannerie a lieu par adsorption, le pH diminue lorsque la structure R se dissout donnant Al3+ qui se solvate avec l’eau libérant des ions H+ et ne permet pas une bonne adsorption de la DCO et des métaux.
La diminution de la DCO a lieu par déstabilisation grâce aux ions aluminiums et polymères hydroxyles.
Dans le cas du rejet de pelanage à pH très basique (pH = 12,8), la diminution de la DCO a lieu par adsorption sur R, lorsque les ions hydroxyles s’adsorbe sur celles-ci. Le pH diminue jusqu’à une valeur ou les ions Al(OH)4- donne Al(OH)3 sur lequel s’adsorbe la
matière organique. La surface de R se trouvant saturée par celle-ci ne permet pas une bonne élimination des métaux lourds. Cependant la solution devient claire, perd son odeur, contient beaucoup de sodium et de soufre et peut être réutilisé dans le circuit de lavage.
Lors de traitement par électrocoagulation, la DCO diminue car les électrodes d’aluminium se dissolvent beaucoup en milieu très basique, donnant des ions Al3+ qui forment avec les ions OH- des ions Al(OH)-4, le pH diminue jusqu’une certaine valeur ou les ions
aluminates passent sous forme d’hydroxyde d’aluminium sur lequel s’adsorbe la matière organique, de ma même façon que pour R les métaux lourds sont peu éliminés.
Notre travail a ensuite porté sur l’étude de la perte de masse dans une cellule à 2 électrodes d’aluminium, on remarque que la masse dissoute à l’anode est proportionnelle à la tension imposée, cependant cette perte de masse ne correspond pas à celle calculée par la loi de Faraday. En effet, le rendement anodique calculé est supérieur à 1 du fait de réactions supplémentaires à la cathode. D’autre part on remarque que la perte de masse augmente avec
la concentration de l’électrolyte support passant de 2,9 g à 26,1 g lorsque cette dernière varie de 0 à 10-2 M
La perte de masse s’accroît lorsqu’on travaille à des pH très basiques dans la cellule à 2 électrodes dans un mélange NaCl/NaOH par rapport à celle obtenue à pH légèrement acide avec NaCl seul passant de 1,9g (pH ≈ 5) à 7,1g (pH ≈ 12), les électrodes étant plus proches dans ce cas.
Cette différence de perte de masse est atténuée si l’on travaille dans un réacteur à 8 électrodes passant de 55,4g (pH ≈ 5) à 59,1g (pH ≈ 12), les électrodes étant plus proches dans ce cas expliqueraient un transport et un échange plus rapide et donc une cinétique de réaction plus importante ainsi qu’une perte de masse plus élevée.
Si l’étude est effectuée dans NaOH seul à pH ≈ 12 on observe une perte de masse beaucoup plus faible montrant la nécessité d’utilisation de NaCl, car NaOH crée une passivation des électrodes.
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