Effet de la température

L’effet de la température de la solution sur la vitesse et l’efficacité de la dégradation du fénuron par les radicaux hydroxyle formés pendant l’irradiation du complexe ferrioxalate a été étudiée, nous avons suivi la dégradation du fénuron à différentes températures 20°C, 30°C et 40°C, les cinétiques de dégradation sont présentées par la figure III.20.

Figure III.20 : cinétiques de photodégradation du fénuron sous irradiation à 365 nm à différentes températures dans le système hématite/oxalate/UV dans les conditions optimales,

[Fénuron]0= 10-4 M, pH=3.

La figure III.20 présente les cinétiques de dégradation du fénuron à différentes températures, il est clair d’après cette figure que les trois cinétiques de dégradation du fénuron ont la même allure. Ces résultats confirment le manque d’influence significative de la température sur la dégradation du fénuron par le procédé photo-Fenton-like, Rivas et al n’ont pas noté une influence significative de la température lors de l’étude du traitement des rejets d’une huilerie

par la réaction de Fenton [37]. Ces systèmes photochimiques ne nécessitent aucune énergie

thermique et opèrent à température ambiante.

III.3.2.10. Irradiation solaire

Dans les régions à fort taux d’ensoleillement comme c’est le cas de l’Algérie et le sud de la France, l’utilisation des radiations solaires pour le traitement photochimique de la pollution organique dans l’eau est un atout majeur. Cette application est une vraie perspective de

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développement durable utilisant le soleil comme source d’énergie renouvelable et propre, ceci pourrait également réduire le coût des traitements photochimiques.

Les irradiations solaires ont été réalisées à la plateforme solaire du Laboratoire des Sciences et Technologies de l’Environnement à Constantine durant le mois d’avril pendant des journées très ensoleillées (latitude 46°N, 420 m au-dessus du niveau de la mer).

Le réacteur cylindrique en pyrex contenant la solution faisait 18 cm de long et 4 cm de diamètre, il a été exposé horizontalement en face du soleil pendant toute la période d’irradiation. Bien que le spectre solaire possède une large gamme de longueurs d’onde, l’intensité lumineuse a été mesurée à une seule longueur d’onde λ=365nm, la moyenne du flux photonique mesurée à la surface du réacteur est de 1,15 mW Cm-2.

Dans ces conditions environnementales, la température de la solution augmente avec les temps d’irradiation pour atteindre 40°C à la fin de l’expérience. Il a été montré lors des résultats précédents que la température de la solution n’influe pas sur l’efficacité du système Hématite/oxalate/UV. Il faut noter également que le fénuron n'absorbe pas la lumière au-dessus de 300 nm, donc sa photolyse directe sous l’effet de l’irradiation solaire est nulle. La figure III.21 montre les cinétiques de dégradation du fénuron par le système photo-Fenton-like sous les conditions environnementales (irradiation solaire) et sous l’irradiation UV.

Figure III.21 : Cinétiques de dégradation du fénuron par le system Hématite-Oxalate sous irradiation UV365 et sous irradiation solaire [Fénuron]0= 10-4 M.

La dégradation du fénuron sous l’irradiation solaire est plus rapide que sa dégradation sous l’irradiation par des rayons UV à 365 nm. Les valeurs des paramètres cinétiques (k, T1/2 et R2)

0 50 100 150 200 250 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 C/C 0 Temps (min) Irradiation UV Irradiation solaire

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relatives aux données expérimentales obtenues pour les deux expériences sont résumées dans le tableau III.6.

Expériences Irradiation solaire Irradiation UV

t1/2 min 15 32

k×103 min-1 44.40 21.50

R2 0.99 0.99

Tableau III.6 : Constante de vitesse, coefficient de corrélation, le taux de dégradation et le temps de demi-vie du fénuron.

La constante cinétique de la réaction de dégradation du fénuron est plus importante sous irradiation solaire, elle représente pratiquement le double de la valeur des irradiations à 365 nm. Par conséquent, le temps de demi-vie du fénuron sous irradiation solaire est plus cours que le temps de demi-vie du fénuron sous irradiation UV. D’après ces résultats, il semble que l’irradiation solaire est une alternative avantageuse par rapport aux UV générés par des lampes électriques.

Cette différence d’efficacité remarquée entre les deux expériences est expliquée par le fait que les acides poly-carboxyliques forment avec les ions du fer ferrique des complexes forts, ces complexes subissent des réactions photochimiques très rapides sous l’effet de la lumière solaire grâce à leur absorbance dans le domaine du visible [36], [38]. Le flux lumineux mesuré à 365 nm est plus important sous irradiation solaire que sous irradiation UV, cette différence d’intensité lumineuse pourrait également expliquer la meilleure efficacité de dégradation du fenuron observée sous irradiation solaire.

Ces résultats confirment que notre processus pourrait être appliqué à grande échelle dans les stations de traitement des eaux dans les régions bien ensoleillées et notamment dans la région du bassin méditerranéen. L’application de ce processus en utilisant ce minerai naturel, disponible dans la nature à grande quantité et qui ne produit pas de pollutions supplémentaires permet l’exploitation de la lumière solaire pour le traitement des eaux polluées par les substances organiques. En plus de tous ces avantages, l’exploitation de la lumière solaire naturelle dans ce domaine devrait baisser le coût du traitement de façon significative.

Les analyses des ions de fer(II) pendant les deux expériences nous ont permis de tracer les cinétiques d’évolution de la concentration de cette espèce dans le milieu réactionnel en

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fonction du temps d’irradiation. Dans la figure III.22 les deux cinétiques suivent deux phases successives, une phase de croissance de la concentration des ions du Fe(II) résultant de la photoréduction des ions du Fe(III) suivie par une phase de décroissance résultant de la réaction des ions du Fe(II) avec le peroxyde de l’hydrogène selon la réaction de Fenton.

Figure III.22 : Cinétiques de formation des ions du fer (II) en présence de 0.1 g L-1

d’hématite et 10-3 M d’acide oxalique sous irradiation solaire et UV.

On peut noter d’après la figure III.22 que la quantité maximale des ions du Fe(II) obtenue par photoréduction du complexe fer-oxalate sous irradiation solaire était égale à 1.2 mg L^-1, cette valeur est inférieure de celle obtenue durant les expériences munies sous irradiation UV365 nm

(2.3 mg L-1). Cependant, on peut noter aussi que cette concentration maximale des ions de

Fe(II) a été obtenue après 60 minutes d’irradiation solaire contre 120 minutes sous irradiation UV, ce résultat prouve que la réaction de photoréduction du complexe fer-oxalate possède une vitesse plus importante sous irradiation solaire. Cette rapidité des réactions photochimiques sous irradiation solaire naturelle explique l’amélioration de l’efficacité de la dégradation du fénuron par le système photo-Fenton-like observée sous irradiation solaire (figure III.21), il a été rapporté que les complexes Fer-poly-carboxylate subissent des réactions photochimiques plus rapides sous irradiation solaire[39].

0 50 100 150 200 250 300 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 [Fe 2+ ] (^{mg L} -1 ) Temps (min) Irradiation UV Irradiation solaire

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