Dégradation sonochimique, plasmachimique et photolytique du colorant anthraquinonique "C.I. Acid Blue 25" dans l’eau
No Thumbnail Available
Date
2015
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
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