Synthèse et caractérisation spectroscopique des hétéropolyanions de type Dawson : Application en catalyse chimique
No Thumbnail Available
Date
2018
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Ce travail a pour objet la synthèse et la caractérisation de nouvelles molécules, matériaux
obtenus à partir d’hétéropolyanions mixtes saturés de type Dawson ainsi que leur applications
dans le domaine d’oxydation de certaines substances toxiques. Notre choix s’est porté sur la
dégradation catalytique des colorants textiles et nous avons choisi le vert de malachite (VM)
et l’écarlate solophényl BNLE (RS) comme polluants modèles.
Les concepts de chimie verte sont peu à peu apparus comme une nécessité pour notre
société qui souhaite développer des processus chimiques respectant l’environnement, afin
d’en assurer la pérennité. Un grand nombre de réactions radicalaires impliquent des ions
radicaux inorganiques en vue de la décontamination des eaux polluées par des composés
organiques en utilisant les méthodes d’oxydations avancées (POAs) comme générateurs de
radicaux (
.OH, SO4
.-
).
Divers hétéropolyanions de type Dawson, comprenant plusieurs métaux de transition sont
synthétisés et leurs principales caractéristiques ont été déterminées. Les analyses par
spectroscopies IR et UV-Vis ont montré que tous les hétéropolyanions préparés à partir de
l’espèce saturée de type Dawson présentent les bandes de vibration caractéristiques de
l’anion de Dawson. La RMN 31P a montré que les hétéropolyanions sont purs. La constitution
chimique des hétéropolyanions est confirmée par la spectroscopie MS-ES.
La dégradation du vert de malachite en milieu aqueux a été étudiée par le procédé
catalytique (H3FeP2W17MoO62/H2O2). Les résultats obtenus montrent que la dégradation
catalytique du VM est due à la réaction du colorant avec les radicaux hydroxyles formés par
le système catalytique employé. Les performances du procédé d’oxydation catalytique
pouvaient être optimisées par la variation des paramètres expérimentaux. Le pH de la solution
à traiter joue un rôle important sur les performances du procédé catalytique, car, il modifie la
spéciation du H3FeP2MoW17O62 et de H2O2. Un pH fixé à 3, stabilise le catalyseur et
l’oxydant dans le milieu et peut ainsi, améliorer la dégradation du VM. La concentration et la
masse optimales en H2O2 et H3FeP2MoW17O62, dans le système H2O2/H3FeP2MoW17O62 sont
respectivement 0,31 mol.L-1
et 0,03 g pour une concentration du VM égale à 20 mg.L-1
et une
température de 30 °C.
Une étude comparative de la dégradation de l’écarlate solophényl BNLE (RS) par deux
systèmes d’oxydation (H2O2/H3FeP2MoW17O62) et (S2O8
2-
/H3FeP2MoW17O62) a été
effectuée. Cette étude a montré que les propriétés oxydantes du peroxyde d’hydrogène et le
persulfate permettent une dégradation importante du RS. Ceci peut être expliqué par la forte
réactivité de H2O2 et du S2O8
2-
vis-à-vis des colorants azoïques. Contrairement au système
H2O2/H3FeP2MoW17O62, le système S2O8
2-
/H3FeP2MoW17O62 permet d’utiliser des valeurs de
pH variées. L’efficacité de décoloration du rouge solophényl BNLE augmente avec la dose
des oxydants (H2O2, S2O8
2-
) utilisés grâce à une production plus importante des radicaux
(
.OH, SO4
.-
) jusqu’à une limite imposée par les réactions d’auto-inhibition. La concentration
élevée des anions inorganiques (chlorures, sulfates, phosphates et nitrates) ralentit la
dégradation du RS par un piégeage plus ou moins efficace des radicaux .OH et SO4
.-
.
L’activation des ions persulfate par l’hétéropolyanion H3FeP2MoW17O62 est prouvée. Les
résultats obtenus révèlent que les ions S2O8
2-
peuvent se décomposer en radicaux SO4
.-
par
l’hétéropolyanion du fer de type Dawson. Bien que ce radical ait des propriétés proches du
radical hydroxyle, celui-ci permet d’avoir de meilleures cinétiques de décoloration du RS. De
plus, la comparaison des deux systèmes, montre que le taux de minéralisation des solutions de
RS par S2O8
2-
/H3FeP2MoW17O62 est meilleur que celui obtenu par H2O2/H3FeP2MoW17O62.