Thèses de doctorat

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Activité sonochimique et taille des bulles acoustiques en solutions aqueuses : Étude théorique basée sur des modèles de la cavitation acoustique
(2014) Slimane MEROUANI
Ce travail de thèse porte sur l’étude de l’activité sonochimique et la taille des bulles acoustiques en solution aqueuse en utilisant un modèle théorique qui combine l’équation de Keller-Miksis pour la dynamique d’oscillation d’une bulle de cavitation acoustique avec un modèle de cinétique chimique consistant en une série de réactions chimiques se déroulant dans la bulle au moment de son implosion violente sous l’action d’une onde ultrasonore. L’influence des paramètres opératoires sur l’activité chimique des bulles et sur leur taille a également été étudiée. Les résultats obtenus montrent que la quantité des oxydants augmente avec l’augmentation de l’amplitude acoustique dans l’intervalle 1,5–3 atm. Il existe une pression statique optimale pour une production maximale des oxydants dans la bulle. La valeur optimale de la pression statique est déplacée vers des valeurs élevées lorsque l’amplitude acoustique augmente. Similairement, il existe une température optimale pour la production des oxydants dans la bulle. La valeur de la température optimale est déplacée vers les basses températures lorsque l’amplitude acoustique augmente. L’effet de la fréquence et de l’amplitude acoustique sur la taille de la population active a été examiné. Des simulations numériques des réactions chimiques se déroulant dans la bulle ont été effectuées pour plusieurs rayons ambiants de la bulle à différentes fréquences et amplitudes acoustiques. Les résultats numériques ont montré qu’il existe un rayon optimal pour une production maximale des oxydants dans la bulle. La gamme de rayons ambiants pour la population active diminue avec l’augmentation de la fréquence et augmente lorsque l’amplitude acoustique augmente. Le rayon optimal diminue avec l’augmentation de la fréquence et augmente lorsque l’amplitude acoustique augmente (tendance générale). Les résultats des simulations effectuées pour une large gamme de conditions opératoires ont montré qu’il existe une température optimale d’environ 5200±200 K et une pression optimale d’environ 2500±200 atm pour la production des •OH dans la bulle. Ces valeurs optimales estimées de température et de pression sont en bon accord avec celles déterminées expérimentalement. L’énergie de la bulle augmente linéairement avec l’augmentation de l’amplitude acoustique dans l’intervalle 1,5–3 atm et diminue lorsque la fréquence augmente dans l’intervalle 200–1000 kHz. Il existe une pression statique optimale à laquelle la puissance est maximale. La valeur optimale de la pression statique est déplacée vers des pressions élevées lorsque l’amplitude acoustique augmente. La puissance de la bulle est légèrement affectée par l’augmentation de la température dans l’intervalle 10–60 °C
Applicabilité et efficacité d’une nouvelle voie d’inhibition de la corrosion des aciers à usage général
(2018) BOUDELLIOUA Hichem
L’utilisation des inhibiteurs à base de terres rares pour la protection des métaux et alliages contre la corrosion, s’inscrit dans le sens de rechercher des inhibiteurs de corrosion, verts et respectueux aux conditions écologiques, qui peuvent remplacer les inhibiteurs à base de chrome hexavalent, proscrits en raison de leur forte toxicité et leur effet cancérigène. A cet effet, nous avons utilisé dans cette étude, le nitrate de cérium et le polyéthylène glycol (PEG), qui sont -eux aussi- des composés verts et respectueux de l’environnement, et ce en vue de protéger l’acier à bas carbone ASTM A915, respectivement dans les milieux corrosifs NaCl et Na2SO4, souvent rencontrés dans les circuits de refroidissement. Les résultats obtenus, à l’aide des techniques électrochimiques et de caractérisation de surface, montrent que le processus électrochimique se fait sous contrôle diffusionnel-convectif. Ainsi, l’augmentation de la concentration et/ou de la température de la solution corrosive provoque une diminution de la résistance à la corrosion de l’acier nu. Par ailleurs, l’ajout de nitrate de cérium au milieu agressif offre une protection temporaire au substrat à travers la formation d’une couche d’oxyde de cérium. Et le phénomène d’adsorption des molécules inhibitrices sur la surface est régi par un processus physique. Toutefois, l'ajout de PEG au nitrate de cérium permet d'améliorer davantage la résistance à la corrosion de l’acier, dû à la diminution du nombre de nodules et de fissures au sein du film protecteur.
APPLICATION DES RESEAUX DE NEURONES POUR PREDIRE LE RENDEMENT DE L’EXTRACTION LIQUIDE- LIQUIDE DU PHENOL
(2008) MESSIKH Nabil
Le phénol et ses dérivées sont des substances toxiques,présentes dans les eaux industrielles provenant de la fabrication de la peinture,du papier,des plastiques,de la pétrochimie et de la transformation des bois. Des chercheurs se sont focalisés sur l’étude de la récupération du phénol et de ses dérivées à partir des solutions aqueuses par plusieurs techniques. La technique utilisée dans ce travail est l’extraction liquide-liquide, technique courante de l’industrie chimique qui est basée sur le transfert de matière entre deux liquides non ou partiellement miscibles. Cette technique est considérée comme une solution adéquate pour l’élimination des substances organiques. Dans la première partie, consacrée à l’optimisation du procédé de l’extraction liquide-liquide, nous avons évalué les valeurs des facteurs influençant sur cette technique, à savoir la concentration de l’extractant (Tributyl de phosphate), le rapport de la phase organique sur la phase aqueuse (O/A) , le temps d’agitation,la vitesse d’agitation et le pH de la solution aqueuse,donnant un meilleur rendement d’extraction du phénol. Ensuite, on passe à la deuxième étape complémentaire qui est la désextraction. Cette étape consiste à régénérer la phase organique afin de la débarrasser totalement ou partiellement du phénol. Nous avons étudié l’évolution du rendement de la désextraction en fonction des paramètres suivants : • Le rapport de la phase organique sur la phase aqueuse. • Le temps d’agitation. • La vitesse d’agitation. • La concentration de la soude NaOH en phase aqueuse. La deuxième partie consiste à élaborer un modèle physico-chimique pour représenter les équilibres à l’interface liquide- liquide. Ce modèle nous a permis de conclure que la valeur du coefficient du partage physique est plus faible devant celle du coefficient du partage chimique (le phénomène de diffusion du phénol en phase organique reste un phénomène négligeable devant l’extraction par l’extractant). Et enfin pour mieux prédire le rendement de l’extraction liquide-liquide, nous avons appliqué un modèle de réseaux de neurones appelé le Perceptron Multi Couches (PMC) capable de modéliser la fonction non linéaire du rendement de l’extraction liquide -liquide et de régénération du solvant.
Biosorption des colorants textiles, Ecarlate Solophényl BNLE et Vert Cibacron par la biomasse sèche de lentilles d’eau
(2014) Samira GUENDOUZ
Dans le cadre de cette thèse nous nous sommes intéressés au procédé de biosorption des colorants textiles, écarlate solophényl BNLE (ES) et vert cibacron (VC) abondamment utilisés dans l’industrie textile algériennepar une biomasse sèchede plantes aquatiques (lentilles d’eau) de type L. gibba. Cette biomasse localement disponible,constitue une ressource naturelle et renouvelable et pourrait être un outil potentiel pour l’épuration des effluents des industries textiles particulièrement dans les étapes d’affinage. La première partiedu travail expérimental consistait à déterminer quelques caractéristiques physicochimiques de cette biomasse végétale notamment la surface spécifique (305,08 m 2 /g), les groupements fonctionnels de surface ainsi que le point de charge nulle (4,6). La deuxième partie de l’étude concernait l’évaluation de l’effet de certains paramètresopératoires (temps de traitement, dose de biomasse, concentration initiale du colorant, pH de solution, température et vitesse d’agitation) sur la capacité sorbée des polluantsen système mono-soluté.En particulier, les expériences ont montré une dépendance entre la quantité de colorant sorbée et sa concentration initiale dans la solution contaminée avec des taux de biosorption variant de100 à 76% et de 91 à 47% respectivement pour ES et VC.La modélisation mathématique par les isothermes d’adsorption de ce phénomène a montré que l’équation de Langmuiret celle de Dubinin-Radushkevich (D-R) donnaient un meilleur ajustement des données expérimentales pour le colorant rouge et vert respectivement. L’application des modèles cinétiques aux résultats a permis de constater que le modèle de pseudo-second ordre représentait mieux l’évolution de la quantité sorbée du polluant (ES ou VC) avec le temps. La dernière partie concernait l’étude de la biosorption simultanée des deux colorants présents en système bi-soluté par le biosorbant. Les résultats obtenus ont montré que l’effet compétitif n’est observé que lorsque les deux polluants sont présents à des concentrations de 15 mg/L.La capacité de sorption de la biomasse est approximativement réduite de 15% en présence des deux colorants textiles.En outre, la modélisation de la cinétique du procédé a révélé une bonne concordance avec le modèle de pseudo-second ordre. Parallèlement, à partir de la modélisation des équilibres, il s’est avéré que l’isotherme modifiée de Freundlich décrivait bien le processus de sorption simultanée des deux colorants.Finalement, à l’issue des données fournies par l’étude de la biosorption simultanée des deux polluants, on peut dire que l’écarlate solophényl a plus d’affinité avec la biomasse de L. gibba que le vert cibacron, puisque son coefficient de compétition est plus élevé.
Complexation de métaux lourds Par des hétéropolyanions lacunaires De type DAWSON : extraction Par membrane liquide émulsionnée
(2010) ZABAT NACERA
L'objectif visé par cette étude est la dépollution des eaux à partir de la complexation des métaux lourds (Co2+ , Ni2+ , Pb2+et Al3+), en solution par des hétéropolyanions lacunaires (HPA) de type DAWSON (α2P2W17O61) 10- et (P2W15Mo2O61) 10- , puis la récupération de ces complexes formés en utilisant la technique de l’extraction par membrane liquide émulsionnée (MLE). A travers l’étude des paramètres influençant la formation de ces complexes et la détermination des constantes de stabilité il a été déduit que les complexes formés sont très stables. Les constantes de stabilité sont de l’ordre de 103 à 106 . L’étude des conditions optimales de l’extraction des complexes formés par MLE a révélé que les rendements sont proches de 80% à 90%. Par ailleurs, un hétéropolyacide de formulation H6P2W15Mo3O62 a été utilisé comme ionophore pour l’élaboration d’un capteur impédancemétrique pour la détection du cobalt en milieux aqueux.
Dégradation de polluants émergents dans l’eau par sonochimie et procédés d’oxydation avancés
(2018) BOUTAMINE Zineb
Dans cette thèse, la dégradation et la minéralisation du Basic Red 29 (BR29), un colorant azoïque cationique, par ultrasons (US) à 300 kHz et 80 W et du 2-phénoxyéthanol (PhE), un perturbateur endocrinien, par ultrasons (US) à 600 kHz et 120 W en solutions aqueuses sont examinées. Des tests de piégeage du radical HO• avec de l'alcool tert-butylique, le glucose, le 2-propanol et le Triton X-100 révèlent que le radical HO• est le responsable de la dégradation de BR29 et que la région interfaciale des bulles de cavitation est la principale zone de réaction pour une large gamme de concentrations initiales de PhE. La vitesse de dégradation augmente avec l'augmentation de la concentration initiale de BR29 et de PhE. La dégradation la plus rapide s'est produite à un pH initial de 3,0 pour le BR29 alors que pour le PhE la variation du pH n’a aucun effet sur la cinétique de destruction. La dégradation sonochimique est plus efficace aux puissances les plus élevées. La vitesse de dégradation est plus rapide dans les matrices réelles comparativement à l'eau désionisée pour le colorant testé. La meilleure élimination est obtenue dans l'eau naturelle, suivie par l'eau de rivière et ensuite l'eau de mer. Bien que de faibles degrés de minéralisation et d'oxydation sont obtenus avec les ultrasons seuls (~ 7% de COT et ~ 20% de DCO), une méthode améliorée basée sur l'ajout de faible quantité de fer dans la solution de sonication permet de résoudre ce problème. Le procédé sono-Fenton améliore l'élimination du COT à 50% et l'enlèvement de la DCO à 83% en seulement 1 h de traitement. La minéralisation augmente de 5% avec les ultrasons seuls à 35% avec US/Fe2+ et 64% avec US/Fe2+/TiO2 après 30 min de traitement, et de 10% avec US seuls à 51% et 81% avec respectivement US/Fe2+ et US/Fe2+/TiO2 après 60 min de dégradation pour le BR29. Pour le PhE, 70% de la DCO sont éliminés en utilisant le système US/UV, alors que 65% sont éliminés avec les UV seuls et seulement 38% avec les US seuls. Après 120 min de traitement, les degrés d'oxydation sont de 94% pour le système US/UV, 76% pour les UV et 65% pour les US seuls.
Dégradation des polluants organiques en phase aqueuse par des procédés d’oxydation avancés. Modélisation par des plans d’expériences
(2022-06-16) MEDDAH Salah
L'industrie du textile consomme 80 % de tous les colorants synthétiques appliqués pour teindre 40 millions de tonnes annuellement. Après la consommation, 15 % des colorants synthétiques sont perdus pendant la fabrication et les transformations. En raison de leur structure complexe et leur origine synthétique, les effluents chargés en colorants sont difficiles à décolorer et donc il devient nécessaire de trouver des méthodes alternatives pour traiter les polluants récalcitrants aux traitements classiques. Les procédés d'oxydation avancés (POA) sont en plein essor. Il s’agit des technologies basées sur la production des radicaux réactifs oxydants (OH• ) possédant un pouvoir oxydant supérieur à celui des oxydants classiques (Cl2, CLO2 ou O3). Parmi les POA, le procédé Fenton, où les radicaux hydroxyles sont produits à partir de la décomposition de H2O2 catalysée par des sels ferreux ou ferriques. Dans ce travail, la dégradation du Naphtol Blue Black (NBB), qui est un colorant azoïque, par le procédé Fenton a été étudiée, où l’effet des paramètres opératoires tels que les concentrations du peroxyde d’hydrogène et du fer, du colorant, le pH ont été examinés. Dans les meilleures conditions opératoires une excellente dégradation du colorant NBN avec une efficacité de 98 % est obtenue. L’étude de l’influence des sels et des métaux ainsi que l’application sur des matrices réelles a été évoquée dans ce travail. Un schéma de Plackett-Burman a été utilisé pour identifier les facteurs les plus influents sur les performances d'élimination du NBB par le procédé fenton. Les effets de ces facteurs ont été déduits à partir des résultats expérimentaux. Ces résultats ont étés optimisés à l’aide d’autres conceptions telle que composite centrée et les plans de surface de réponse, afin d'obtenir les meilleures performances de l’élimination du NBB par le procédé fenton. La dégradation du NBB par d’autres procédés d’oxydation avancée tels que la sonochimie, les UV, l’électrofenton et l’influence des paramètres opératoires a été étudiée. Le couplage de différents procédés conduit à une élimination totale du colorant en moins de 10 minutes. L’effet d’addition des inhibiteurs et des persulfates au procédé a été également étudié.
Dégradation photocatalytique de colorants présents dans les effluents textiles-Intérêt du couplage photocatalyse/biodégradation
(2018) Hichem ZEGHIOUD
Dégradation sonochimique, plasmachimique et photolytique du colorant anthraquinonique "C.I. Acid Blue 25" dans l’eau
(2015) GHODBANE Houria
Ce travail est consacré à l‟étude de l‟élimination d‟un colorant anthraquinonique modèle, Acid Blue 25 (AB25), en phase aqueuse par diverses techniques d‟oxydation avancées utilisant des ultrasons de haute fréquence (1700 kHz), des irradiations ultraviolettes et des décharges luminescentes à courant continu. La présente étude a montré que l‟AB25 peut être dégradé en solution aqueuse par l‟irradiation ultrasonore de haute fréquence (1700 kHz). La production d‟espèces oxydantes par les ondes ultrasonores est déterminée par la dosimétrie KI, la réaction de Fricke et le rendement de production de H2O2 . Les trois méthodes étudiées montrent clairement la production d‟espèces oxydantes pendant la sonolyse à 1700 kHz et reflètent les effets sonochimiques de l'irradiation ultrasonore de haute fréquence. La vitesse de dégradation de l‟AB25 dépend de la concentration initiale en colorant, du pH et de la température de la solution. Les sels ajoutés à la solution du colorant poussent les molécules d‟AB25 de la solution vers l‟interface des bulles de cavitation et augmentent ainsi la vitesse de dégradation. La dégradation sonochimique menée dans les eaux distillée et naturelle montre que la dégradation est plus efficace dans l'eau naturelle par rapport à l‟eau distillée. L‟ajout de Fe(II) améliore significativement la vitesse initiale de dégradation du polluant. L‟ajout de H2O2 dans le système augmente sensiblement l‟efficacité de la dégradation. La concentration du peroxyde d'hydrogène joue un rôle prépondérant dans le perfectionnement de la dégradation. La dégradation sonochimique de l‟AB25 en phase aqueuse en utilisant des ultrasons à 1700 kHz en présence de CCl4 est aussi étudiée. Les effets des paramètres opératoires sur la dégradation de l‟AB25 sont examinés. Les résultats obtenus montrent que la vitesse de dégradation est considérablement dépendante de la concentration de CCl4 , de la température et du pH de la solution. Il paraît que l‟acide hypochloreux (HClO) est le réactif intermédiaire clé pour la dégradation de l‟AB25 en présence de CCl4 . Les dosimétries sonochimiques corroborent bien l‟amélioration des effets sonochimiques en présence de CCl4 . La meilleure vitesse de dégradation de l‟AB25 en solution aqueuse est obtenue à 1700 kHz comparativement à 22,5 kHz. La dégradation du colorant en présence de CCl4 est inhibée, mais pas complètement, par l‟ajout de tert-butanol. Les procédés photolytiques (irradiation UV seule, UV/H2O2 , UV/Fe(II), UV/IO4 − ) sont examinés pour la dégradation de l‟AB25 en solutions aqueuses. Les expériences réalisées en utilisant l‟irradiation UV directe montrent que la dégradation augmente avec la diminution de la concentration initiale du colorant, mais la vitesse initiale de dégradation augmente avec la concentration initiale d‟AB25. Une meilleure dégradation est obtenue à pH très acide (1,4). La vitesse de dégradation augmente par le procédé UV/H2O2 comparativement à l‟irradiation UV seule. Les résultats obtenus montrent que la vitesse de dégradation augmente avec la concentration de H2O2 jusqu'à une certaine limite à partir de laquelle le peroxyde d'hydrogène diminue la dégradation en piégeant les radicaux ●OH. Les effets de divers sels sur la dégradation de l‟AB25 par la technique UV/H2O2 ont été examinés. La vitesse de dégradation diminue significativement en présence de NaCl et CaCl2 . La légère diminution de la dégradation en présence de NaHCO3 est due à la formation des radicaux CO3 ●– . La vitesse de dégradation est améliorée de façon nette par photocatalyse homogène en présence de Fe(II) sous irradiation UV par rapport à l'irradiation UV seule. La meilleure concentration de Fe(II) conduisant à une dégradation rapide par le procédé photocatalytique homogène est de 30 mg L–1 . La vitesse de dégradation augmente considérablement par le procédé UV/IO4 − comparativement à l'irradiation UV seule. La vitesse de dégradation augmente avec la concentration d‟ion periodate jusqu'à une certaine limite (1 mM), au-delà de cette concentration, la dégradation diminue légèrement. L‟enlèvement du colorant par le procédé UV/IO4 – diminue lorsque la concentration de l‟AB25 augmente, mais la vitesse initiale de dégradation augmente avec la concentration initiale du colorant. La vitesse de dégradation de l‟AB25 dépend du pH de la solution. L‟effet du tert- 2 butanol, connu comme étant un piégeur efficace des radicaux hydroxyles (●OH), sur la dégradation du colorant par le procédé UV/IO4 − n‟est pas très clair. Le traitement par une décharge luminescente à courant continu générée au-dessus de l‟eau est utilisé pour la destruction de l‟AB25. Il a été constaté que dans le cas de la polarité positive, la production de H2O2 est plus élevée que dans le cas de la polarité négative. En outre, le rendement de production de H2O2 augmente avec l‟augmentation du courant à polarités positive et négative. Les effets de certains paramètres opératoires sur la dégradation de l‟AB25 ont été examinés. Les résultats obtenus montrent que l'efficacité de dégradation est fortement dépendante de la concentration, du pH de la solution, du courant et de la conductivité. La dégradation de l‟AB25 par plasma est plus efficace dans l'eau distillée que dans l'eau de mer et l'eau naturelle. La dégradation du colorant est inhibée, mais pas complètement, par l'addition d'éthanol. Une analyse par CLHP-SM des solutions d‟AB25 traitées a permis l‟identification des produits intermédiaires de dégradation aidont ainsi l‟étude du mécanisme réactionnel de la dégradation du colorant
Déphosphatation physico-chimique et biologique des eaux usées
(2016) NEDJAH Nawel
Réduire la quantité rejetée de phosphore ; élément nutritif ; dans les milieux récepteurs, permet de limiter le phénomène d’eutrophisation des cours d’eaux. C’est le but principal de notre travail de recherche. Le traitement chimique ou biologique sont reconnus efficace des eaux usées riche en phosphore. Nous avons travaillé sur la déphosphatation des eaux usées urbaines par traitement chimique, biologique. Les eaux usées de la ville de Zrizer sont traitées partiellement avec un taux de 55 % en phosphore, 65% en DCO et 60% en MES. Cette eau est pompée pour être rejeté dans l'oued. Pour la lagune de la ville d’Adrar le phosphore est éliminé à 70 % pour un traitement par lagunage et sera rejeté dans les sables lointains de la ville. Pour augmenter le rendement de la déphosphatation et réduire la teneur en phosphore dans les eaux usées rejetées aux milieux récepteurs, nous avons opté à un autre mode de traitement appelé traitement combiné qui est constitué d’un traitement biologique suivi d’un traitement physico chimique. Ce traitement combiné est basé aussi sur la recherche de la dose optimale des différents coagulants conventionnels à savoir la chaux, le chlorure ferrique et le sulfate d’aluminium. Le traitement combiné appliqué à la station par boue activée de Zrizer en aval a augmenté la déphosphatation de 55 % à 83 %. Le rendement de déphosphatation de la station d’épuration par lagunage d’Adrar est amélioré lors de l’application du traitement combiné en aval de 75 % à 88 %. Le traitement combiné présente un bon rendement si on place le traitement chimique après le traitement biologique et non pas avant. Ce type de traitement combiné est très appliqué surtout dans les grosses installations d'épuration. Ce procédé est souvent couplé à une déphosphatation physico-chimique, pour atteindre les niveaux de rejets requis.
Dépollution des déchets riches en matière organique (boues de station d’épuration et déchets d’abattoir) Par digestion anaérobie : Valorisation énergétique et production du méthane
(2016) LASKRI Nabila
L’objectif de cette étude est le traitement et la valorisation énergétique des déchets riches en matières organiques par la digestion anaérobie, en vue de freiner les effets néfastes de la pollution et de produire une énergie verte qui est le biogaz. La plupart des déchets organiques contiennent une fraction élevée du substrat facilement dégradable, qui donne un rendement élevé de méthane. Le substrat de digestion issue des boues de la station d’épuration des eaux usées présentent un rendement assez bon en biogaz pour les temps de séjours inférieur à 25 jours. Ceci est dû au caractère biodégradable qu’ont ces boues plus que les déchets fermentescible de la décharge publique et plus encore que les déchets du rumen de camelin et qui sont très riche en matières cellulosique. Dans la plupart des expériences menées, le pH est autorégulé dans le digesteur avec des valeurs optimales comprises entre 6,8 et 7,4 mais un ajout de bicarbonate de soude peut être nécessaire pour le maintenir. Les expériences menées ont montrés que le pH au-dessus de 5 est dû à un excès d’AGV et d’ammoniaque dans le digesteur. La concentration en acide gras volatils (AGV) doit être inférieure à 2 g/l, ainsi qu’une température stable optimale pour les micro-organismes épurateurs aux alentours de 37°C et un rapport AGV/TAC inférieur à 1.5. En plus du choix optimisé d’une dilution de 80% est nécessaire pour atteindre, pour les trois substrats étudiés, les productions maximales en méthane. Le rendement de biogaz obtenu au cours de la digestion anaérobie a été de 5 litre de biogaz/ mg DCO abattue. La digestion anaérobie de la boue des stations d’épuration des eaux usées a permis d’avoir un abattement de la DCO et de la DBO de l’ordre de 90% respectivement. La part relative du gaz-méthane Dans le biogaz s’élève à 60-75%. Ceci définie la propriété calorifique relativement basse du biogaz par rapport à celle du gaz naturel. La valeur énergétique moyenne du biogaz va de 4,5 à 7,5 kWh/m3 . Alors que la valeur énergétique du diesel est près de 10 kWh/l, celle du bois de chauffage est de 4,5 kWh/kg et du charbon 8,5kWh/kg.
Dépollution d’effluents aqueux contenant des nanoparticules à l’aide d’argile modifiée
(Université Badji Mokhtar Annaba, 2025) HARBI, Imen
Les rejets industriels sont souvent chargés en colorants organiques persistants, posant un risque sérieux pour l’environnement. Cette étude porte sur la synthèse d’un nanocomposite hybride ZnO–bentonite, modifié par un tensioactif, le CTAB, et son application dans l’adsorption de deux types de colorants : l’un cationique (vert de malachite), l’autre anionique (rouge congo), susceptibles de se retrouver dans les eaux de rejet industrielles. Dans un premier temps, la bentonite de Maghnia a été purifiée et homogénéisée par traitement au NaCl, puis modifiée par le tensioactif CTAB afin d’obtenir une argile organophile, favorisant une meilleure dispersion et stabilisation des nanoparticules de ZnO. L’efficacité de ces traitements a été confirmée par diverses analyses, notamment la granulométrie par diffraction laser, la DRX, la FTIR, la MEB et l’EDX. Les études paramétriques menées sur le processus d’adsorption ont permis d’évaluer l’effet de plusieurs facteurs, notamment la masse de l’adsorbant, le pH, la température, ainsi que la concentration initiale du colorant. Le nanocomposite a démontré une capacité d’élimination atteignant jusqu’à 90,23 % pour le vert de malachite (concentration initiale de 20 mg/L) et 40 % pour le rouge Congo (concentration initiale de 5 mg/L), et ce dans des conditions opératoires minimales : faible quantité d’adsorbant (0,008 g), pH naturel non ajusté et température ambiante (25 °C). La cinétique d’adsorption suit le modèle du pseudo-second ordre, avec une diffusion intraparticulaire significative. L’adsorption du rouge Congo suit le modèle de Freundlich, tandis que celle du vert de malachite est mieux décrite par les modèles de Freundlich et de Langmuir. L’analyse thermodynamique indique un processus spontané et majoritairement chimique.
Destruction Sonochimique de Perturbateurs Endocriniens du Type Alkylphénol dans l’Eau : Influence des Matrices Minérale et Organique et Modélisation
(2011) CHIHA Mahdi
L’utilisation des ondes ultrasonores constitue une nouvelle voie pour le traitement des eaux chargées en composés toxiques et peu biodégradables. Les effets induits par les ultrasons résultent du phénomène de cavitation, c'est-à-dire la création, l’évolution et l’implosion de bulles au sein du liquide. L’implosion de ces bulles conduit à la décomposition des molécules vaporisées et à la formation de radicaux libres dans le milieu. Le premier objectif de cette thèse a été d’envisager la possibilité d’appliquer les ultrasons pour l’élimination d’une molécule modèle d’alkylphénol (le 4-cumylphénol (4-CyP)). Pour cela, l’efficacité du procédé ultrasonore pour l’élimination de cet alkylphénol a été évaluée en utilisant des solutions synthétiques. L’effet de plusieurs paramètres opératoires tels que la puissance, la fréquence, la concentration initiale du polluant, le pH, la température, la nature du gaz dissous sur le processus de dégradation sonochimique a été étudié et discuté. La cinétique de dégradation du 4-CyP est influencée par la fréquence des ultrasons. La vitesse de décomposition augmente proportionnellement avec la puissance des ultrasons et la température du milieu. La réaction de dégradation est plus favorable à pH acide. La destruction du 4-CyP en présence des gaz testés est dans l’ordre suivant : argon > air > azote. La dégradation sonochimique du 4- CyP est clairement intensifiée en présence des ions bromures et cet effet est plus prononcé lorsque la concentration en bromure est élevée. A faibles concentrations en 4-CyP, les ions hydrogénocarbonates améliorent de façon notable la vitesse de dégradation du polluant. Les expériences menées en utilisant une eau naturelle montrent une nette amélioration de la dégradation du 4-CyP par rapport à celle obtenue dans l’eau distillée. L’influence des matrices minérale et organique sur la dégradation sonochimique du perturbateur endocrinien 4-isopropylphénol (4-IPP) dans l’eau a été évaluée. Les ions hydrogénocarbonates comme matrice minérale et le saccharose en tant que compétiteur organique sont testés afin d’étudier leur effet sur la cinétique de dégradation sonochimique du 4-IPP. A faible concentration en 4-IPP, la dégradation sonochimique est clairement intensifiée en présence des ions hydrogénocarbonates. Cette intensification est due à la production du radical carbonate formé via la réaction du radical hydroxyle avec l’ion hydrogénocarbonate. La dégradation sonochimique du 4-IPP à faible concentration n’est pas affectée en présence d’un large excès de saccharose. En revanche, en présence des ions hydrogénocarbonates, le saccharose peut réduire la vitesse de dégradation sonochimique du 4-IPP par une réaction de compétition avec les radicaux carbonates formés dans la solution. Nous nous sommes également intéressés à la dégradation sonochimique du phénol (Ph), du 4-IPP et de la Rhodamine B (RhB) en solutions aqueuses pour une large gamme de concentrations initiales dans l’objectif d’analyser la cinétique de la réaction de destruction. Les résultats obtenus montrent que la vitesse de dégradation augmente avec l’augmentation de la concentration initiale du substrat jusqu’à atteindre un plateau, et que la destruction sonolytique est principalement réalisée par une réaction avec les radicaux hydroxyles dans la région interfaciale des bulles de cavitation. La vitesse de formation du peroxyde d’hydrogène diminue avec l’augmentation de la concentration du substrat. Pour des concentrations élevées en 4-IPP, la production du peroxyde d’hydrogène est presque constante. Les données de la dégradation sonochimique sont analysées par les modèles d’Okitsu et al. et de Serpone et al. développés en se basant sur un mécanisme du type Langmuir. Les cinq formes linéaires de l’équation d’Okitsu et al. ainsi que l’analyse par la méthode de régression non-linéaire sont discutées. Les résultats indiquent qu’il n’est pas adéquat d’utiliser le coefficient de détermination de la méthode de régression linéaire pour comparer l’ajustement des courbes. Parmi les cinq expressions linéaires du modèle cinétique d’Okitsu et al., la forme-2 décrit convenablement les données de la dégradation du Ph et du 4-IPP. La méthode non-linéaire d’ajustement des courbes est la plus appropriée pour déterminer les paramètres du modèle. Une excellente représentation des résultats expérimentaux de la destruction de la RhB est obtenue en utilisant le modèle de Serpone et al. L’équation de Serpone et al. donne un mauvais ajustement des données de la dégradation sonolytique du Ph et du 4-IPP. Ces résultats montrent que le Ph et le 4-IPP subissent essentiellement une dégradation à l’interface bulle-solution, alors que la RhB est dégradée à l’interface bulle-solution et dans la solution.
Développement d'électrodes modifiées à base de films minces électroactifs. Application à la détection électrocatalytique
(2017) Charif DEHCHAR
De nos jours, la détection ainsi que l'évaluation de l'activité d'une espèce chimique ou biochimique, présente en faibles concentrations dans des milieux biologiques ou dans l'environnement, connaît un intérêt grandissant en raison de la demande croissante du diagnostic médical, aussi du nombre considérable de dérivés organiques et de composés actifs provenant de nombreux secteurs industriels comme l'agro-alimentaire (colorants, conservateurs…), les industries chimiques (réactifs, solvants, mélanges…) et pharmaceutiques (médicaments de synthèse). La détermination sélective et précise de telles substances nécessite de disposer de moyens d'analyse très performants, tels que les chromatographes et les divers spectromètres. La conception de ces instruments permet une analyse complète du milieu, avec une sensibilité qui peut, sous certaines conditions, atteindre sa limite absolue, qui est la détection d'une seule molécule. Malheureusement, ces équipements sont sujets à certaines limitations, ils sont en effet complexes, coûteux, volumineux, et parfois difficile à mettre en œuvre. Une des alternatives les plus prometteuses consiste à développer des dispositifs simples et miniaturisés possédant des caractéristiques équivalentes en termes de fiabilité, sélectivité, rapidité et à un moindre coût. C'est ainsi que différents types de capteurs ont vu le jour et sont de plus en plus demandés à l'exemple des capteurs électrochimiques mettant directement en jeu un processus de type électrochimique ou assimilé. Les activités de recherche menées actuellement sur la modification contrôlée des électrodes par des films minces de matériaux nanostructurés ont permis le développement de nouveaux capteurs électrochimiques doués de propriétés électroanalytiques mieux adaptées et mieux ciblées, à savoir une grande activité catalytique, une réactivité électrochimique en solution, une grande capacité de transfert de charge, et une stabilité chimique et électrochimique dans un large domaine de potentiel. Cet intérêt s'est grandement accentué ces dernières années grâce à la mise en œuvre de nouvelles techniques de déposition et de moyens de caractérisation plus sophistiqués.
Développement de capteurs électrochimiques pour la détection du m-crésol en phase aqueuse
(2018) LAMARI Rim
Le contrôle de la qualité des écosystèmes aquatiques nécessite des outils de détection en continu et in situ comme les capteurs. L’objectif de notre projet est la conception des capteurs électrochimiques à base des membranes polymères incluant deux récepteurs différents à savoir la β-cyclodextrine et l’hétéropolyanion de type Dawson qui sont sensibles et utiles en tant que capteurs jetables pour le contrôle environnemental. L’étude de ces dispositifs est particulièrement intéressante car elle permet de concilier à la fois l’aspect pratique du développement de systèmes directement utilisables pour des applications industrielles (surveillances de la pollution) et l’aspect recherche fondamentale au niveau de l’étude des interactions chimiques entre l’espèce à détecter (m-crésol) et les récepteurs. Pour l’étude des performances de nos capteurs, nous avons effectué des caractérisations électrochimiques (spectroscopie d’impédance, mesure capacitive et voltammétrie cyclique) et des caractérisations morphologiques de la surface (microscope optique et microscope électronique à balayage). Nous avons étudié aussi l’influence de l’ajout d’une couche de membrane de Nafion sur la réponse de notre capteur impédimétrique. Les résultats obtenus pour les deux membranes polymères montrent une sensibilité élevée, meilleure sélectivité, stabilité et reproductibilité pour la détection du m-crésol.
Développement et modélisation de (bio)capteurs électrochimiques pour la détection de l’Amlodipine et de la Pénicilline en phase aqueuse
(2019) DJAALAB ELBAHI
Les principaux travaux portent sur la conception et la modélisation de (bio)capteurs électrochimiques. L'objectif de la partie expérimentale est la conception de (bio) capteur électrochimique basé sur des membranes polymériques comprenant deux récepteurs différents, à savoir la lipase comme enzyme et la β-cyclodextrine. Un nouveau biocapteur à base de lipase de Candida rugosa (CRL) a été développé pour l’amlodipine (AMD) utilisant un mélange d'oxyde de fer polyaniline et de gélatine). Le comportement cathodique de l’AMD a été mesuré sur le signal de réduction irréversible à 0,185 V par rapport à Ag /AgCl à pH 7,4 et 30 ° C dans un tampon phosphate alcalin. Une nouvelle analyse électrochimique basée sur la β-cyclodextrine (β-CD) a été développée pour la pénicilline V (Peni-V) à l'aide de la polyaniline. Cette denière incorporant la β-CD a été préparée par un procédé de polymérisation électrochimique. Le phénomène d'inclusion des β-CD a été étudié et appliqué pour détecter la pénicilline V (Peni-V). Le comportement électrochimique de Peni-V à des concentrations comprises entre 10 -8 et 10 -2 M a été mesuré par rapport à Ag / AgCl, à pH 7,4 et à 30 ° C dans un tampon phosphate alcalin. La relation entre la concentration de Peni-V sous forme logarithmique avec le courant en méthode potentiométrique et avec la résistance en impédimétrique a été obtenue. La modélisation numérique présente la mise en œuvre de solutions numériques pour la réponse du biocapteur à l'aide d'Excel via les différences finies. Les résultats montrent la validité et la robustesse de cette méthode d'optimisation avec l’Excel dans la résolution d'un système mathématique de réaction cinétique-diffusion dans un processus de biocapteur enzymatique. Dans la modélisation analytique, la modélisation mathématique de la cinétique hautement sensible du biocapteur enzymatique est discutée. La méthode standard d'inversion d'une transformée de Laplace selon le théorème d'expansion de Heaviside est appliquée pour résoudre les équations de réaction – diffusion couplées. Une simulation numérique est également rapportée à l'aide du logiciel MATLAB.
Eco-extraction d’huiles essentielles de trois espèces végétales aromatiques en vue d’une application comme agents antioxydants et antimicrobiens : étude expérimentale et modélisation
(2018) Mohamed DJERMANE
Aujourd’hui, les huiles essentielles sont considérées comme agents antimicrobiens à large spectre. L’usage excessif des médicaments de synthèse et la résistance des bactéries aux antibiotiques, ont conduit à reconsidérer favorablement l’utilisation des huiles essentielles en pratiques médicinales. Le présent travail porte sur la valorisation de trois espèces végétales de notre patrimoine floristique, à savoir : Eucalyptus camaldulensis Dehnh., Salvia officinalis L. et Ruta chalepensis L. Dans un premier temps, par cette étude, nous donnerons un nouvel élan à ces espèces à partir de l’optimisation des paramètres (granulométrie, débit de condensation et temps d’extraction) qui influent sur le procédé d’hydrodistillation afin d’améliorer leur rendement en huiles essentielles. Les résultats de l’optimisation ont montré que nous pouvons atteindre des rendements maximums en assurant les conditions opératoires d’hydrodistillation pour chaque espèce : l’extraction de l’HE d’E. camaldulensis (1mm, 3.4ml/min et 210min), S. officinalis (2mm, 1.4ml/min et 210min) et pour R. chalepensis (2mm, 3.4ml/min et 204min). Les propriétés physico-chimiques enregistrées témoignent la bonne qualité de nos essences issues de l’hydrodistillation. Ainsi, les HEs ont été analysées par chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (CPG/SM). L’analyse a recensé 35 composés pour l’HE d’E. camaldulensis avec 26.22% de p-Cymene comme constituant majoritaire, 34 composés pour l’HE de S. officinalis dont le α.-Thujone (28.36%) et finalement l’huile essentielle de R. chalepensis contenant 37 composés avec 2-undécanone (33.37%). Par la suite, le potentiel antimicrobien des HEs a été testé sur une quinzaine de souches bactériennes. L’activité antimicrobienne s’est révélée variable selon la nature de la souche et de l’HE avec une prédominance d’E. camaldulensis qui a obtenu les meilleurs résultats. L’évaluation de la synergie entre les HEs met en évidence l’action synergique en associant l’huile essentielle d’E. camaldulensis et S. officinalis, ainsi que l’huile essentielle d’E. camaldulensis et R. chalepensis. Cette combinaison diminue les CMIs et améliore l’activité antimicrobienne des HEs vis-à-vis des souches bactériennes qui représentent une faible sensibilité. L’activité antioxydante in vitro a été évaluée à travers le test du piégeage du radical libre DPPH. D’après les résultats, les trois huiles essentielles sont dotées d’un potentiel antiradicalaire faible par rapport à l’antioxydant standard employé. Les propriétés biologiques observées seraient liées à la complexité de la composition chimique et de la synergie entre eux.
Elaboration de nouveaux capteurs à base d’ionophores sélectifs pour la détection des métaux lourds dans l’eau
(2018) MECHERI Nacira
Ce travail propose le développement d’un nouveau capteur ampérométrique à base de poly (éthylène glycol) pour tester et caractériser la nouvelle électrode sélective modifiée en platine. L’objectif principal de cette présente étude est d’étudier la possibilité d’élaborer un capteur capable de détecter les ions de fer dans l’eau réelle. Ce travail propose à tester et caractériser plusieurs membranes polymériques par voltampérométrie cyclique et par voltampérométrie en onde carrée afin de varier la nature des plastifiants (2-Nitrophényl octyl éther (NPOE), di-n-octyl phtalate, bis (2- éthylhexyl) sébaçate, Le polyéthylène glycol (PEG). Avec (2 mg) Benzo-18-crown-6 PVC (29 mg) et (2 mg) d additive TBATPB dissous dans 5 ml du THF. Nous avons évalué la possibilité d'utiliser l'éther couronne et trois zéolithes ionophores (Faujasite FAU), Chabasite, ZSM-5) comme nouveaux matériaux pour la détermination sélective de Fe (III) en utilisant la voltampérométrie à onde carrée (SWV) pour les meilleures membranes. Les résultats ont démontré que l'électrode de platine modifiée présente une dépendance linéaire du signal ampérométrique avec une large gamme linéaire de 10-9 à 10-4mol L-1 pour la détermination du fer, révélant une limite de détection de 10-10 mol.L-1 et une sensibilité ampérométrique de 58,58 uA / mol.L-1 . Nous remarquons que lorsque l'éther couronne et trois ionophores Zeolites ont été utilisés, comme un nouveau matériau de détection pour le fer avec la membrane plastifiée avec du PEG, les résultats attendus sont fortement prouvés. L'étude a révélé que la nature de ces complexes est une liaison électrostatique entre l'ion positif du sel métallique et le Fe (NO3) 3.9H2O et les atomes d'oxygène dans les six épisodes d'éther Benzo-18-crown-6 L'électrode de platine modifiée a montré une sélectivité élevée pour le Fe (III) lorsque les ions de métaux lourds tels que Ni (II), Al (III), Zn (III), Cd (II), Gd (II), Cu (II) étaient présents. L'utilité de la méthode et l'efficacité du meilleur capteur membranaire ont été testées avec précision par la détermination du fer dans des échantillons d'eau réel de la station de pression et re-pompage de gaz d'une région du nord du nouveau complexe industriel Naili Abdel Halim au nord de Hassi Messaoud, Sonatrach en Algérie.
Élaboration de nouveaux capteurs chimiques et biocapteurs sélectifs pour la détection du Zinc et de l'urée dans les milieux réels
(2017) TOUATI Amina
Nos travaux de thèse ont été consacrés au développement de deux capteurs. Un capteur électrochimique sélectif aux ions du Zinc dans les eaux surfaces et de mer, et un biocapteur conductimètrique à base de nanotubes de carbone décorés par des particules d’or appliqué à la détection de l’urée dans le sang. Dans un premier lieu, nous avons élaboré un nouveau capteur de carbone vitreux modifié sélectif aux ions Zn2+ et appliqué aux matrices réelles (eaux surfaces et les eaux de mer). La surface de l’électrode de carbone vitreux a été modifiée par un greffage électrochimique successif de sel de diazonium et d’EDTA. La sensibilité et la sélectivité du capteur ont été étudiées et testées dans des solutions aqueuses et dans des eaux surfaces et des eaux de mer à pH 4,5. En plus du Zinc, trois métaux lourds ont été utilisés pour les mesures d’interférence (Cu2+, Pb2+et Cd2+). Les eaux de la ville d'Annaba ont été choisies pour tester le nouveau capteur élaboré. Ce capteur montre une haute sensibilité et une meilleure sélectivité au zinc avec une large gamme dynamique de 2,50×10-12 à 3,74×10-11 g L-1 , et une faible limite de détection d'environ 3,74×10-11 g L -1 . La seconde partie de notre travail consiste au développement d’un biocapteur conductimètrique à base de nanotubes de carbone décorés par des particules d’or via l’immobilisation de l’uréase sur des microélectrodes interdigitées. Ce biocapteur a été utilisé pour la détection de l'urée dans le sang. Les performances du biocapteur ont été évaluées en fonction de la sensibilité, la limite de détection, la plage dynamique et la reproductibilité. Une relation linéaire entre l'augmentation de la conductivité locale au niveau de la membrane et la valeur logarithmique de la concentration d'urée a été observée avec une très bonne sensibilité et une faible limite de détection (LOD =2 µM).
Elimination de l’uranium et des terres rares par membrane liquide émulsionnée
(2020) LAGUEL Selma
Ce travail a pour objectif d'optimiser les paramètres influençant la stabilité des émulsions E/H et d’utiliser ces dernières dans l'extraction par membrane liquide émulsionnée (MLE) de l’uranyle, l’europium (III) et le néodymium (III), présents dans des solutions aqueuses. Dans le but d’extraire l’uranyle par MLE, une émulsion E/H formée de span 80 comme tensioactif, du cyanex 302 comme extractant, du kérosène comme diluant et d'une phase aqueuse interne d’acide sulfurique (H2SO4) est utilisée. L'étude de la stabilité de l’émulsion E/H montre qu'un temps d'émulsification de 5 minutes, une concentration en tensioactif de 3 % (en masse), une concentration en extractant de 0,3% (en masse), une concentration de la phase interne de 1 N en H2SO4, une vitesse d’agitation de 200 tr/min et un rapport volumique de la phase interne sur la phase membrane de 1 conduisent à la formulation d'une émulsion stable avec un pourcentage de rupture inférieur à 0,3 % pour un temps de contact de 30 minutes. Les résultats de l'extraction d’uranyle montrent que dans les meilleures conditions expérimentales, le rendement d’extraction d’uranyle est égal à 100% pour un temps de contact de 30 minutes. Pour des concentrations élevées en sel (NaCl) (>5 g/L), l'efficacité d’extraction diminue graduellement. L’extraction par MLE reste efficace pour l’élimination d’uranyle même à partir de différentes matrices telles que l’eau minérale et l’eau de mer. Dans ce travail, l’extraction des terres rares par membrane liquide d'émulsion (MLE) a été réalisée. Pour l'extraction d’Eu (III), un système d'MLE constitué de span 80 comme tensioactif, du cyanex 302 comme extractant, le kérosène comme diluant et d’une phase interne d’acide sulfurique (H2SO4) a été utilisé. Les effets des paramètres expérimentaux qui affectent l'extraction d' Eu (III) tels que la concentration de tensioactif, concentration de l’extractant, le temps d'émulsification, le type d'acide dans la phase interne, la concentration de la phase interne, la vitesse d'agitation, le rapport volumique de la phase interne sur la phase membrane, le rapport de traitement, la concentration initiale de l’ Eu (III), le type de diluant et la présence de sel ont été étudiés. Les résultats obtenus montrent que par un choix approprié des paramètres expérimentaux, il est possible d'extraire la totalité des molécules d’ Eu (III) présentes dans la solution d'alimentation pour un temps de contact égale à 30 minutes, même en présence d'une concentration élevée en sel. Dans les conditions opératoires optimales, les efficacités d'élimination de l’Eu (III) à partir de l'eau distillée (100 %), de l'eau minérale naturelle (95,3%) Résumé 6 et de l'eau de mer (91,81 %) presque égales, ce qui montre que le procédé d’extraction par MLE est un procédé de séparation avancé très intéressant pour l’élimination de l'Eu (III) à partir de matrices complexes comme l’eau minérale et l’eau de mer. La meilleure concentration d’acide sulfurique en phase interne donnant une meilleure efficacité de désextraction (90,19%) de l’Eu (III) est égale à 0,5 N. Pour l'élimination du Nd (III) par MLE, une émulsion E/H formée de span 80 comme tensioactif, le D2EHPA comme extractant, le kérosène comme diluant et d'une phase aqueuse interne d’acide sulfurique (H2SO4) est utilisée. L'étude de l’extraction montre qu'un temps d'émulsification de 5 minutes, une concentration de tensioactif de 3 % (en masse), une concentration de la phase interne de 0,5 N en H2SO4 et un rapport volumique de la phase interne sur la phase membrane de 1 conduisent à une meilleure efficacité d’extraction . Un rapport de traitement de 20/300 assurant le maximum d'enrichissement et une cinétique d'extraction rapide des molécules de Nd (III) a été choisi. Le kérosène a été sélectionné comme meilleur diluant pour l'élimination du Nd (III) par MLE car il a conduit à une excellente efficacité d'extraction et une bonne stabilité de l'émulsion. La cinétique et l'efficacité d'extraction du Nd (III) ont été améliorées en présence KNO3 jusqu’à 1 g/L. Pour des concentrations élevées en sel (5-40 g/L), l'efficacité d'enlèvement diminue graduellement. La meilleure concentration d’acide sulfurique dans la phase interne conduisant à une très bonne efficacité de désextraction du Nd (III) (97,77%) et une excellente stabilité de l'émulsion est de 0,5 N.

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