Caractérisation des coquilles des amandes amères issues de la région de Sétif.

(1)

MIr{ISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERTEI]R ET DE

LA

RECmRCHT..SCIENTIFIQUE TJIIIVERSITE

AKLI MOIIAI\D

OT]LHADJ

_-

BOUIRA

FACT]LTE DES SCIENCBS DE

LA

NATURE ET DE LA YIE ET DFÆ SCIENCFÆ DE

LA

TERRE

DEPARTEMENTDESSCENCESAGRONOIIIQI]ES

_S:';'o

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I

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Y-"t"t

Réf : ...-/[]AMOBÆ.SNV.ST/DEP.AGRO/2019

MEMOIRE

DE

FIN D'ETI]DES

EN

YT]E

DE

LOOBTENTION DU

DIPLOME

MASTER

Domaine:

SNV

Filière

: Sciences

Alimentaire

Spécialité

:

Agroalimentaire

et

conffôle

de

qualité

Présenté

par

:

Abdelli

Assia

Lan

ri

Hayaf

Thème

Caractérisation

des

coquilles

des

amandes amères

issues

de

la réeion

de

Sétif.

Soutenu

le

:

07

|

07

12019

Devant

le

jury

composé

de

:

Nom et Prénom Mme Mecelem D.

Melle

Ferhoum F.

Mme Bourfis N.

Mr Aitmerzeg F.

Grùe

w

MAA MAA Ataché de recherche FSNVST/Un|v. de Bouira FSNVST/Un|v- de Bouira FSNVST(Un|v. dc Bouira CRAPC- de Tipaza Présidente Exarninatrtce Promotrice Co-Promoteur

i*sJt

arb

Année Univercilaire

:

2018/2019

(2)

gsmmaire

$

-l

PARTIE TEOnIQUE

Chapitre I. L'amande et I'qmandier

I.1.

Historique...

3

: I.2. Présentation

dê'*arbre

3 .F I.3. Classification botanique...

...

... !....

r

3 I.4. Description de

l'amandier...

4

I.4.1. Système

racinaire....

..

4

,v

I.4.2.

Fruit..

+ I.4.3.

Feui11es...

4 L5.Morphologie de

I'amande....

4 I.5.1. L€

noyau...

4 I.5.2.

Tégument

...

5

I.5.3.

La

coquille...

5

I.5.4 .Enveloppe

charnue...

...

5

I.6. Composition

chimique...

5 '

I.7. Différence entre I'amande douce et I'amande

amère

. . .

...:...

6

I.T.l

Amertumedesamandessauvages....

,...1...

...i...

6

I.8. Utilisations de la coquille

d'amande

7 1.8.1. Adsorption des colorants par la coquille

d'amandes.

7 I.9.Iæs

colorants....

7

I.9.1.Utilisationdescolorants...

...

I

I.9.2. Bleu de méthylène

I.9.3Utilisationdebleudeméthylène...

8

I.9.2.Toxicité du bleu de

méthylène

9 I.9.3.Toxicités des colorants et dangers

environnementaux...

g I.9.3.1Dangers

évidents...

..

9

I.9.3.2Dangers à long terme

...

I.9.4. Procédés d'élimination des colorants Chapitre I. Phénomène d'adsorption Intoduction

...,.

l0

tr.l.Définition

1abiosorption...

10 tr.2.Définition de

I'adsorption...,.

10 tr.2.1 Types

d'adsorption

ll

11 1ir t t' ! tt t' 1*'

(3)

Sommaire

Il.2.l.l.Adsorptionphysiqueouphysisorption...

-11

fr.2.1.2. Adsorption

chimique

1l

II.2.2. Comparaison entre I'adsorption physique et l'adsorption

chimique

12

tr.2.3. Mécanisme

d'adso1ption...

_lz

II.2.4. Factryrs influant sur

I'adsorption...

13

a. hrflaence du PH sur

I'adsorption...

13

b. La æmperature

...

L3

c. La nature de

I'adsorbant...

14

d. Nature de

I'adsorbat

14

e. Temps de contact entre solide

et

soluté T4

f. Orientation des molécules

...

1,4

g. Surface

spécifique...

14

II.3.Etude des Paramètres influençant

I'adsorption

15

II.3.l. Détermination des paramètres significatifs

parPlackett-Burman....

15

II.3.2.Plans

d'expériences...

15

1I.3.2.1. Modélisation par le plan

factorie1...

15

ïL4.Lamodélisation

d'adsorption

16

II.4.l.

Classification des isothermes

d'adsorption...

...

16

a-Isotherme de type

C...

b.Isotherme de type

L...

17

c. Isotherme de type

H...

17

d.Isotherme de type

S...

17

11.4.2. Modélisation des isothermes

d'adsorption....

17

11,4.2.1. Modèle de

Langmuir...

18

IJ,

.2.Z.Modèle de

Freundlich

19

11.4.2.3. Modèle de

Temkin.

19

II.4.3. Cinétique

d'adsorption

20

II.4.3.1. Modèle

pseudo-premier-ordre.

20

11.4.3.2. Modèle de

pseudo-deuxième-ordre

20

II.4.3.3. Modèle de diffusion

:...

2I

11.4.3.4. Modèle

d'Elovich...

2I

tr.5. Etude

thermodynamique

23

tr.6 Énergie

d'activation

24

Chapitre

III.

Matérielles et Méthodes

(4)

Sommaire

IJl.2 Caractérisation de l' adsorbant. . . .

III.2.

I

Analyse physico-chimique. Ilï.2.1.1 granulométrie...

II1.2.1.2 Détermination de la densité apparente... ilLX,l-.3 teneur en eau...

â,):

m.2.1:4 Taux de cendres...

III.2.I.5

pH...

...

III. 2. 1 .6.Détermination de l'acidité titable

nT.2.1.7 Dosage des fibres... m,2.2 Analyses structurales.

llI.2.2.l

Analyse par _{microscope électronique}à balayage. . . .

1II.2.2.2 Analyse

par

fluorescence à rayons

X...

m.22.3

Analyse par spectroscopie infrarouge. m.2.2.4 Diffraction des rayons

X...

III

.2.2.5 Analyse thermique...

III

.3 PH isoélectrique

III

.4 Caractérisation de I'adsorbat

trI.4,1 Analyse par spectrophotométrie

UV/visible..

...,r...!...!.!...rr trI.5. Modélisation de l'adsorption en batch

trI.5. 1.Cinétique d'adsorption... III.5.2. Isotherme d' adsorption

m.5.3.

Méthodes de traitement des résultats d'adsorption

...

2,1 25 25 25 25 26 26 27 27 29 29 30

3l

32 32 33 33 33 34 34 34 34 35

III.6 Effet de la temffrature et étude thermodynamique

Chapitre fV. Résultâts et discwsion

lV.l

Caractérisation physico-chimique de la coquille

d'amande...

...,....

37

IV.2 Analyses

structurales...

...

38

IV.z.l

Analysechimique

parlafluorescenceàrayonsX...

..

38

IV .2.2 Analyse par spectroscopie

infrarouge...

..

39

ïV.2.2.1l'identification des

groupements...

39

IV.2.3 Analyse par microscope électronique à

balayage..

40

f{

.2,4 Diffraction des rayons X. ...

..

42

IV.2.5 Analyse

thermique.,.

43 IV.3 pH

isoélectrique

45 IV.4 Optimisation et modélisation d'adsorption par les plans

d'expérience...

45

(5)

,*

lr tj 3 I

t

F I Sommaire

IV.4.2

Optimisation des paramères dd I'adsorption

par

le plan factoriel complet

...

49

IV.5 Efud€ de la cinétique d'adsorption

...,...

_...

51

ry.s

.1 Modélisation de la cinétique

d'adsorption

5l

ry.5.1.I

Modèlepseudo-premierordre...

Sz

W.it2

Modèlepseudodeuxième

ordre..

53

{li

ry.s.lts

Modèle

d'E1ovich....

55

N.5.1.4 Modèle de

diffrsion

..:...

₅₆

lV.6lsothermes

d'adsorption

₆₀

ïV.6.1 Modélisation des

isothermes...

60

IV.7 Etude

thermodynarnique

...

&

IV.8. Energie

d'activation

65

Conclusion

générale

G7 Réfâences bibliographiques i ili lr I :I T ' i

rl

t;

ii

t,

l!' l,

fr

_r:l

ii t 'tl

(6)

Résme

I-a pésenæ étude à pour objectif d'étudier la possibilité de valoriser les coquilles des arnandes amères cornme un biosorbanb

pour l'élimination de colorant (bleu de méthylène), la coquille d'amande a été utilisé sous sa forme naturelle. L'adsorption

ôr

BM est étudiée en système batch et en colonne.

LTnfluence des paramètnes sur

le

rendement

et

la

quantilé d'adsorption

à

savoir

:

pH, dose du biosoôant,

concentration du BM, T", vitesse d'agitation, temps de contacte et la granulornétrie ont été étudié en utilisant la méthodologie de PlackeÉ Burman et pour développer un modèle mathématique on a utilisé plan facûoriel complet a pour but de déterminer

les conditions optimums pour l'élimination de

BM-r

Les modèles mathématiques obtenus _lnursystème en batch sont les suivants :

o

_@=48,35+ 9,7llÇl

+21J1plt

- 26.62 Dose + 5, 53 _[Cl.pII - 5,43

_tcl.

Do6e - t9,78 pH. Dose - 4,87 _[C].pH.

Dæ

+r.

o

f,

_=78,61+ _{4,M6 [C]}+ 3,45 T" + 14,08 pE +10,58 (dose) _{-0,26 [C].T}

_-

7,5349 tCl.PH

4,54T.pH-3,37IC1

.dose

_-

3,26T. dose

_-

10,14 pH .dose +a

I-a cinétique d'adsorption a êté vfrfiée en testant plusieurs modèles cinétiques afin de déterminer le mécanisme de

biosorpton, on a trouvé que la cinétique réponde au modèle de deuxième ordre.

I-es formes linéaires des isothermes de Freundlich, Langmuir, et Temkin ont êtê appliquês aux données de

biosorption et on a trouvé que le modèle de I-angmuir a donné une meilleure adéquation aux résultats expérimentaux selon les

analyses statistiques.

Les paramètres thermodynamiques ont été calculés : ÂH, ÂS, et ÂG. Le processus-dadsorption est avéré être endothennique et

*pootaoCe. I-a valeur de lénergie d'activation de BM par CA est (E =O.702Kj.moft) ce qui indique que la réaction d'adsorption

est rapide.

Mots

elê

: Biosorption, CA, BM, modélisation, optimisation, cinétique, isotherme.

Ab$ract:

The purpose of this study is to investigate the possibility of valuing shells of bitter almonds as abiosorbent for the removal

of

dye (methylene blue), the almond shell was used in its natural form. The adsorption of BM is studied in batch and column

systems.

The influence of the parameters on the yield and the quantity of adsorption namely: pH, biosorbant dose, BM concentration,

T ", stirring speed, contact time and particle size were studied using the plackeÉ methodology. Burman and to develop a

mathematcal model one has used complete factorial plan aims to determiæ the optimal conditions for the elimination of

Bl[

The mathematical models obtained for batch system are as follows:

rQe=

_{48.35+9.71'[Cl+2l.7IpH-26.62Dose+5,53} _[C].pH-5.43_{[C].Dose -19-78pH.Dose -4.87}_{tcl.pH.Dose+e.} .R=78.61 +4-O96LC'l+3.45T"+14.08pH+10.58(do9-0.26ICl-T-7.5349[CI.PH-6.54T.pH-3.37 [C].dose-3.26

T dose - 10.14 pH .dose + e.

,

The kinetics of adsorption was verified by testing several kinetic models in order to determine the biosorption

mechanism, it was found that the kinetics respond to the second order model.

The linear forrrs of the Freundlich, I-angmuir, ald Temkin isotherms were applied to the biosorption data and it was

found that the l-angmuir model gave a better fit to the experimental results according to the statistical analyzes.

The thernrodynamic parameters were calculated: ÀH, ÂS, and ÂG. The adsorption process is proven to be endoÉ€rmic

ad

spontaneous. The value of the activation energy of BM by CA is _@a₌O.7O2K| / mol) indicating that the reaction

of

is fast.

Key words: Biosorption, CA, BM, modeling, optimization, kinetics, isothern

uÉfL

GiJ-.'lo

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cil.:*l uaL-i.l i-l-.p.-.r:.(ùCr+.ll 51;11',aa*..1.u-Lilti,J-.l5s-.lr^ll iJtll

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