Etude de la réutilisation du photo-catalyseur

Les résultats de la réutilisation du matériau CZA4 pour quatre cycles sous l‘irradiation ultra violette et solaire sont représentés sous forme des histogrammes dans les figures VI.11pour la Rhodamine B (10 mg/l) et VI.12 pour le cristal violet (10 mg/l). L‘efficacité photo-catalytique de CZA4 est diminuée légèrement après la première utilisation (d‘environ 10%) par la suite le photo-catalyseur présente une bonne stabilité jusqu‘à la quatrième utilisation. 1 2 3 4 0 20 40 60 80 100 % D é c o lo ra ti o n Nombre d'utilisation UV 365 Solaire

Figure VI.11 Etude de la réutilisation de CZA4 dans photo-décoloration de la Rhodamine B

Chapitre VI : Dégradation des colorants cationiques par la photocatalyse hétérogène à base de « CZA4 » Page 160 1 2 3 4 0 20 40 60 80 100 % D é c o lo ra ti o n Nombre d'utilisation UV 365 Solaire

Figure VI.12 Le taux de la photo-décoloration du cristal violet sous UV365 et soleil après la

réutilisation du CZA4 pour quatre cycles.

VI.4 Conclusion

Le matériau calciné CZA4 a été testé comme photo-catalyseur dans la décoloration de deux colorants cationiques en solution aqueuse en utilisant de l‘irradiation ultra violette à 365 nm et solaire. L‘étude d‘adsorption à l‘obscurité révèle que la Rhodamine B et le cristal violet possèdent une faible affinité vis-à-vis du catalyseur, ainsi que l‘influence des rayons UV365 et

solaire sur la décoloration des colorants montre leurs caractère récalcitrant. Par ailleurs, les colorants ont été totalement oxydés au bout de 90 minutes en présence du CZA4 sous les deux sources d‘irradiation. La cinétique de la photo-décoloration et la photodégradation suivent le modèle du pseudo premier ordre et celui du Langmuir-Hinshelwood. L‘efficacité photo- catalytique du CZA4 dans la décoloration de la Rhodamine B et le cristal violet a été testée sous les rayons UV365 et solaire pour quatre cycles et montre une bonne stabilité de ce

Chapitre VI : Dégradation des colorants cationiques par la photocatalyse hétérogène à base de « CZA4 »

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Conclusion Générale

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CONCLUSION GÉNÉRALE

Le présent travail s‘inscrit dans une perspective de contribution dans le domaine environnemental. C‘est ainsi qu‘il a été constaté que les eaux chargées en polluants organiques toxiques et non biodégradables tels que les colorants synthétiques, occasionnent des sérieux problèmes. C‘est la raison pour laquelle nous nous sommes intéressés à l‘élimination de ce type de contaminants.

L‘objectif de ce travail était de synthétiser des matériaux de type Hydroxydes Doubles Lamellaires «HDL» et d‘étudier leurs efficacités dans le traitement des eaux colorées par des techniques différentes:

- l‘adsorption des colorants anioniques : le carmine indigo «CI» et le vert Bezanyl-F2B «F2B».

- La dégradation par la photocatalyse hétérogène des colorants cationiques : la Rhodamine B «Rh-B» et le cristal violet «CV».

La préparation des trois matériaux a été réalisée par la méthode de co-précipitation à pH constant en utilisant un métal divalent (Zn2+) et des métaux trivalents (Al3+ et Fe3+) avec les rapports molaires suivants: Zn/Al=2 et 3 et Zn/(Al+Fe)= 3/(0,85+0,15). Les HDL obtenus (ZAF3-HT, ZA3-HT et ZA4-HT) ont été traités thermiquement à 500°C (CZAF3, CZA3 et CZA4). Les matériaux synthétisés ont été caractérisés par DRX, IR, BET, ATD/ATG et MEB. Ces caractérisations ont révélées l‘obtention de la phase HDL bien cristallisée ainsi qu‘après la calcination, elles ont montrés par ailleurs la formation des oxydes métalliques mixtes, l‘augmentation de la surface spécifique et la diminution de la taille des particules.

En ce qui concerne la première technique citée plus haut, les matrices préparées ont été exploitées dans la sorption de carmin indigo (CI) et le vert Bezanyl-F2B (F2B) en solution aqueuse. L‘étude a montré que l‘élimination par CZAF3, CZA3 et CZA4 est de 11,2 à 49,7 fois supérieure à celle obtenue par ZAF3-HT, ZA3-HT et ZA4-HT, ce qui confirme que l‘élimination par la propriété effet mémoire est meilleure. La rétention de ces colorants par les matériaux calcinés a été confirmé par les analyses DRX et IR où leurs molécules ont été

Conclusion Générale

Page 165 insérées dans l‘espace interlamellaire (effet mémoire) engendrant une nette augmentation dans la distance séparant les deux feuillets.

La cinétique et l‘isotherme de la sorption de CI et F2B obéissent au modèle cinétique du pseudo second ordre et au modèle de Langmuir respectivement. Par ailleurs, les capacités maximales d‘adsorption Qmax, montrent que le colorant F2B est mieux adsorbé par rapport au

CI par les trois matériaux calcinés CZAF3, CZA3 et CZA4 ainsi que CZAF présente une bonne affinité vis-à-vis les colorants (Qmax-CI = 526,32mg/g et Qmax-F2B = 1498,15 mg/g).

Ces résultats suggèrent que les HDL calcinés peuvent éliminer une charge importante des colorants anioniques. L‘étude de la sorption a montré également que le processus d‘élimination est indépendant du pH de la solution et la nature de la sorption est spontanée et probablement une physisorption. La régénération de CZAF3, CZA3 et CZA4 a révélé que ces matériaux peuvent être réutilisés pour au moins deux cycles.

La deuxième technique de traitement est la photocatalyse hétérogène à base de CZA4 appliquée sur la dégradation des colorants cationiques (Rhodamine B «Rh-B» et cristal violet «CV») sous deux sources d‘irradiation: ultra violette à 365 nm et solaires. La photolyse directe des colorants par ces irradiations montre que le taux de décoloration n‘accède pas les 28%, ce qui indique leurs caractère récalcitrant. Par ailleurs, l‘efficacité du traitement a été nettement améliorée en présence du CZA4 où les colorants ont été totalement décolorés et dégradés après 90 minutes d‘exposition aux irradiations UV365 ou solaire. En revanche, la

photodégradation des deux colorants sous les rayons UV365 en utilisant ce matériau avant la

calcination (ZA4-HT), a été également testée. Il en résulte l‘absence d‘une activité photocatalytique du ZA4-HT. Par ailleurs, l‘étude d‘optimisation de la masse du CZA4 a révélée que la dose était de 1g/l pour les deux colorants.

La cinétique de la photo-décoloration et la photo-dégradation suivent le modèle du pseudo premier ordre et celui du Langmuir-Hinshelwood. Le matériau CZA4 a montré également une stabilité photocatalytique dans la décoloration de la Rhodamine B et le cristal violet testée sous les rayons UV365 et solaires pour quatre cycles.

En perspective, nous envisageons de poursuivre ce travail en utilisant des méthodes d‘analyses confirmant l‘étape de minéralisation des colorants.

Conclusion Générale

Page 166 Tester l‘efficacité des matériaux préparés dans d‘autres techniques du traitement des eaux colorées ainsi d‘étudier l‘effet de la température de calcination sur le taux de décoloration que ce soit par le processus d‘adsorption ou par la photcatalyse hétérogène.

Synthétiser des hydrotalcites modifiées en vue d‘obtenir des matériaux à grandes sélectivités vis-à-vis certains polluants (phénol, chlorophénol, pesticides, métaux lourds…etc).