Etude hydrodynamique optimisation paramétrique et modilisation des procédés hybrides classiques et d’oxydation avancée pour le traitement des eaux contaminées par des polluants

Abstract

Cette étude s'inscrit dans le cadre de l'utilisation de méthodes réalisables et économiques de traitement de la pollution des eaux. Elle a été déterminée sur l'adsorption, la photo-réduction et le système hybride couplant les procédés d'adsorption photo-catalytique pour se débarrasser du chrome hexavalent (Cr(VI)) dans l'eau. Ces procédés ont été réalisées par le polymère polyaniline, les semi-conducteurs ferrite spinelle CaFe2O4 et l'hétérosystème BaFe2O4/SnO2, respectivement, après leur synthèse, identifiés et confirmés par diverses analyses. La caractérisation de la polyaniline montre qu'elle a une bonne structure avec un diamètre moyen des particules de 48,498 µm et une surface spécifique de 243,53 m2/g, la semi-conductivité des spinelles a été confirmée et les propriétés photoélectrochimiques ont été étudiées pour construire le diagramme de potentiel afin de prédire les phénomènes interfaciaux. Pour les applications de l’élimination de Cr (VI) par ces matériaux, l'adsorption polyaniline a été réalisée en utilisant des systèmes discontinus en batch et des systèmes continus en colonne à lit fixe et l'influence de certains paramètres opératoires sur le rendement d'adsorption a été examinée. Pour l'adsorption discontinue, les modèles isothermes de Langmuir, Freundlich et Temkin ont été appliqués aux résultats expérimentaux et l'étude cinétique a révélé que la cinétique est de type pseudo-secondaire. De plus, l'étude de l'évaluation du transfert de masse a confirmé que l'étape limitante est celle de la diffusion intra-particulaire. L'étude thermodynamique indique que l'adsorption du Cr (VI) sur la polyaniline est spontanée, exothermique et de nature physique. Pour l'étude continue, les données expérimentales ont été corrélées en bon accord avec différents modèles mathématiques tels que Bohart-Adams, BDST, Thomson, et Yoon-Nelson. Pour la photo-réduction du Cr(VI) sous irradiation de lumière visible, l'effet du pH, de la dose de semi-conducteur et de la concentration initiale de Cr(VI) ont été étudiés. Une réduction presque totale du Cr(VI) avec une concentration de 30 mg/L a été approuvée par l'hétérosystème BaFe2O4/SnO2. Pour l'étude cinétique, un modèle de premier ordre a été suivi et les résultats ont été adaptés de manière appropriée au modèle de Langmuir-Hinshelwood. Afin d'améliorer et de développer ce travail, les résultats de l'élimination du chrome (VI) par le système d'adsorption/photocatalytique de polyaniline et de (BaFe2O4/SnO2) ont montré qu'il est possible de les combiner avec succès pour traiter les eaux contaminées par le chrome (VI).