Influence du temps de contact sur l’adsorption du chrome en présence de l’argile : Argile seule

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Polluant 

Définition

On appelle polluant tout facteur qui peut provoquer le déséquilibre ou la modification d’un milieu naturel donné.

Types des polluants

Il existe plusieurs différents types des polluants.
Les polluants gazeux, les particules ou poussières, les polluants chimiques, les déchets, les bruits, les polluants bactériologiques

Les polluants gazeux

Les principaux polluants gazeux sont le dioxyde et le monoxyde de carbone (CO2 et CO), les oxydes d’azote (NO oxyde nitreux et NO2 peroxyde d’azote), les oxydes de soufre (SO2 dioxyde de soufre), l’hydrogène sulfuré (H2S), les hydrocarbures (CH4 méthane, …) et d’autres composés organiques (comme le chlorofluorocarbone ou CFC).
Les polluants gazeux proviennent surtout de la combustion des roches carbonées (charbon, pétrole, gaz naturel) dont l’énergie alimente les différentes activités humaines.
Cette combustion génère d’énormes quantités de CO2, des volumes considérables de CO ultérieurement transformé dans l’atmosphère en CO2 et des dérivés azotés et soufrés. Elle libère aussi des hydrocarbures imbrûlés. Ce sont tous des polluants atmosphériques.

Les particules ou poussières

Les poussières sont de petite taille (de 0,01 à 5 µm). Elles peuvent donc rester en suspension dans l’air. Elles contiennent des métaux lourds (plomb, mercure…) ou des composés organiques. Les particules liées aux activités humaines ont pour origine les combustions (donnant des suies), et le dégagement des fumées toxiques émanant des échappements des véhicules. Des quantités importantes de particules peuvent aussi provenir de phénomènes naturels comme le volcanisme ou l’érosion par le vent, qui est favorisée par certaines pratiques culturales.

Les polluants chimiques

Ces produits chimiques proviennent généralement des activités industrielles et des activités agricoles. Les éléments chimiques présentent un grand danger pour l’environnement parce qu’ils sont presque toxiques.
Les rejets industriels peuvent s’accompagner des solvants, des colorants, des sulfures, des produits phénoliques, des métaux lourds, des hydrocarbures qui ont tous des effets nuisibles pour les milieux naturels.
D’autres produits polluants comme les pesticides et les produits azotés, plus particulièrement les nitrates existent aussi dans la nature. Ces polluants sont d’origines agricoles.

Les déchets

L’accroissement de la population et le développement des besoins s’accompagnent d’une production accrue de déchets. L’accumulation des déchets pose aujourd’hui un problème d’environnement majeur, difficile à résoudre. Les déchets produits par les activités humaines peuvent être d’origine ménagère, industrielle ou agricole (agriculture et industries agro-alimentaires). A ces rejets s’ajoutent des déchets de types particuliers, comme les déchets hospitaliers et les déchets nucléaires. Une partie des rejets industriels est constitué par des produits toxiques, comme des solvants, des métaux lourds… Les déchets ménagers comprennent des matières organiques, biodégradables (correspondant aux restes des nourritures), des déchets principalement d’emballage (papiers, cartons, matières plastiques, verre) et des déchets particuliers, potentiellement dangereux, comme les piles au mercure, les médicaments…
A l’échelle du monde, la production des seuls déchets citadins dépasse, par an 900 millions de tonnes. Ce qui souligne les difficultés de leurs éliminations. Le stockage dans des décharges à ciel ouvert reste l’une des solutions les plus fréquentes.

Les bruits

Le bruit constitue l’une des nuisances majeures des environnements urbains. Les sources de bruit sont multiples. Les principales sources sont liées aux transports.
Les transports routiers constituent une source majeure de bruit. Les nuisances dépendent de la densité du trafic, de la vitesse des véhicules, de la proportion de poids lourds et de la qualité du revêtement.
La lutte contre la pollution sonore passe par un ensemble d’aménagements comme la construction de déviations urbaines, le développement des transports en commun, ou la création de zones piétonnes.
Les aéroports constituent d’autres environnements soumis à des nuisances sonores importantes, même avec les progrès réalisés dans la construction des moteurs.
La lutte contre le bruit fait donc l’objet de réglementations rigoureuses. Divers aménagements (murs antibruit, couverture des voies…) visent à atténuer les troubles liés aux transports.

Les polluants bactériologiques

La présence des polluants bactériologiques est marquée par le développement de bactéries, de virus, de champignons ou d’algues. `Les déchets et les eaux usées sont les principaux fournisseurs de polluants bactériologiques.
Les eaux usées occupent une grande place dans les facteurs polluants. Elles font l’objet de notre thème de mémoire. Mais avant de parler de ces eaux usées, nous allons terminer cette première partie par les impacts sur l’environnement.

Traitement classique des effluents de tannerie : Essais en jar test [31]

L’adsorption du chrome III sur l’agile se faisant très bien dans de l’eau distillée, des essais, en jar test, d’eaux brutes sont effectués afin d’estimer l’efficacité du traitement avec l’argile, de comparer la capacité d’adsorption de l’argile avec les composés utilisés pour le traitement conventionnel des eaux: le chlorure férrique (FeCl 3) et le sulfate d’aluminium (Al 2(SO4)3), de connaître la dose optimale d’argile à utiliser pour le traitement des eaux de la tannerie Roux en Roman. Les eaux brutes après tannage ont été utilisées; elles subissent des phases de coagulation, floculation, décantation d’un protocole répété à l’identique pour toutes les eaux. Des tests sur les eaux sont réalisés avant et après traitement. Les résultats permettent de voir si l’argile est adaptée à différents types d’eau en quantité raisonnable, d’estimer l’abattement de la quantité de chrome, la turbidité et le pH.

Traitement des effluents de tannerie avec de l’argile

Méthodes

2,1g d’argile (0,5g/L) ont été pesées, mélangées avec l’effluent, le floculent a été ajouté à des concentrations : 0,05 ; 0,1 ; 0,15 ; 0,2 ; 0,25 ; et 0,3 ml. On a fait un une agitation rapide de 200 tours/min pendant 1 minute, puis de 40 tours /min pendant 20 minutes au lieu de 10 minutes pour qu’il y ait plus de contact entre l’argile et l’effluent. A la décantation des prélèvements ont été faits pour déterminer les paramètres comme précédemment.

Nouvelles technologies de traitement des eaux usées : Biox et Écophyltre-P [34]

Description de la technologie

La chaîne de traitement proposée se compose d’une fosse septique, suivie d’un bassin  d’égalisation (si nécessaire selon les conditions à l’affluent), du système Biox et d’un traitement par marais artificiel de type Écophyltre-P.
Le système Biox comprend un réacteur biologique à support fluidisé avec garnissage Peenox MD et un décanteur secondaire. Le système Biox est un procédé par traitement biologique à culture fixée sur un garnissage immergé maintenu en mouvement, avec évacuation de la biomasse au fil de l’eau. La biomasse accumulée sur le garnissage est mise en contact avec le substrat, les nutriments et l’oxygène dissous grâce à une agitation élevée de la masse liquide dans les réacteurs. Le procédé ne nécessite pas de recirculation des boues et, conséquemment, n’exige pas de contrôles particuliers du rapport F/M et de l’âge des boues.
Le système de marais artificiel à écoulement horizontal sous la surface (HSS) Écophyltre-P est constitué d’un milieu filtrant où les roseaux facilitent l’écoulement hydraulique et contribuent à l’aération naturelle. Les marais de roseaux reçoivent l’effluent du décanteur secondaire. Le fonctionnement du système nécessite notamment une alimentation mécanique en air en continu et l’épandage d’un produit basique deux fois par an.

Argile-dioxyde de titane

Le dioxyde de titane

Le dioxyde de titane de formule TiO2 provient de différents minerais (rutile, anatase, brookite,…). Le dioxyde de titane naturel est rare car il ne représente environ que 0.60 % de la croûte terrestre. De plus, les trois minéraux présentés ci-dessous sont composés d’environ 60% de dioxyde de titane. Appartenant à la catégorie des oxydes, ils contiennent également du fer (jusqu’à 10%), et par petites quantités du quartz, du tantale, et de l’étain….

Les principaux types cristallographiques de titane

La phase rutile

La structure TiO2 rutile, dont la maille élémentaire est quadratique (figure 1a), se décrit comme un empilement hexagonal compact d’atomes d’oxygène dont un site octaédrique sur deux est occupé par un ion Ti4+. Dans sa forme stœchiométrique, le réseau de Bravais est tétragonal et contient six atomes par maille. Ses paramètres cristallins sont a = 0,45937 nm et c = 0, 29581 nm. C’est la forme la plus dense du dioxyde de titane, stable à hautes températures et hautes pressions. Lorsqu’il est stœchiométrique, le TiO 2 rutile est isolant avec une bande interdite d’environ 3 eV. Cependant, des écarts à la stœchiométrie peuvent être obtenus par recuit à haute température (> 500 °C) sous ultravide ou sous atmosphère réductrice et par l’interaction avec un faisceau de particules chargées (électrons ou ions). Des défauts ponctuels se présentant soit sous la forme d’ions du titane interstitiels (défauts majoritaires en cas de faibles sous-stœchiométries), soit sous la forme de lacunes d’oxygène [17] sont alors créés, ce qui rend l’oxyde semi-conducteur de type n [18]. De plus, la constante diélectrique du rutile est bien plus élevée que celle du SiO 2 couramment utilisé dans les dispositifs de microélectronique, ce qui en fait un remplaçant potentiellement intéressant [19,20].
Dans cette structure, chaque atome de titane est au centre d’un octaèdre (figure 1b) légèrement distordu d’atomes d’oxygène avec quatre liaisons équatoriales Ti-O courtes (1,945 Å) et deux liaisons apicales plus longues (1,979 Å). L’enchaînement de ces octaèdres se fait soit par des arrêtes soit par des sommets. Les atomes d’oxygène sont, quant à eux, tous liés à trois atomes de titane (deux liaisons courtes et une liaison longue).

La phase anatase

L’anatase est une structure tétraédrique (figure 2a) allongée avec des octaèdres d’oxygène irrégulier (figure I.2b), Les distances dans le cristal sont très légèrement raccourcies par rapport à la phase rutile : quatre liaisons quasi-équatoriales courtes (1,933 Å) et deux liaisons apicales longues (1,978 Å) pour chaque atome de titane. Les atomes d’oxygène sont trivalents avec deux liaisons courtes et une liaison longue. L’anatase est également un isolant avec une bande interdite d’environ 3,2 eV [11,12]. Cette structure est formée à des températures plus basses que celles de la formation du rutile et encore de la brookite.
La phase anatase est surtout utilisée pour sa tonalité bleutée, et sa compatibilité avec les azurants optiques. Ils sont également moins abrasifs que les rutiles. En fait, cette phase a été peu étudiée, bien qu’elle intéresse beaucoup de chercheurs, à cause de son utilisation en photo-catalyse et dans la technologie des cellules solaires. Récemment, des monocristaux d’anatase ont été synthétisés, et leurs études ont montrées des propriétés électriques complètement différentes de celles du rutile. Ces observations sont en accord avec l’étude des propriétés électroniques et optiques des films minces d’anatase [13,14].

La phase brookite

La troisième forme cristalline métastable du TiO2 est la brookite de structure orthorhombique (figure 3); ses paramètres de maille sont : a = 0, 546 nm; b = 0,918 nm ; c= 0,514 nm. La synthèse de la brookite pure est très difficile à réaliser. La plupart des études portant sur la synthèse du TiO2 brookite montrent la présence simultanée des phases de brookite et du rutile et/ou de l’anatase. A hautes températures, à partir de 750 °C, la brookite se transforme en rutile. Elle a une masse volumique ρ m = 4.12 g/cm3, intermédiaire entre celle de l’anatase (ρ m = 3.89 g/cm3) et du rutile (ρ m = 4.25 g/cm3).
La phase brookite de TiO 2 est moins symétrique que les phases rutile et anatase ce qui engendre des surfaces plus compliquées ayant une plus grande activité intrinsèque des sites acido-basiques de surface. Récemment certaines études ont examiné le comportement photocatalytique du TiO2 -pure brookite en couches minces préparées par le procédé sol-gel et ont conclu sur une excellente performance photocatalytique pour la dégradation du propanol-2 gazeux.

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Table des matières

INTRODUCTION
Partie 1 : SYNTHESE BIBLIOGRAPHIQUE
Chapitre 1 : Généralités sur les eaux usées
1.1 Définition
1.2 Les différents types eaux usées
1.2.1 Les eaux usées domestiques
1.2.2 Les eaux usées industrielles
1.2.3 Les eaux pluviales
1.2.4 Les eaux usées agricoles
1.3 Pollution [4, 5, 6]
1.3.1 Définition
1.3.2 Type des pollutions
1.4 Polluant [6]
1.4.1 Définition
1.4.2 Types des polluants
1.5 Caractéristiques des eaux usées
1.5.1 Paramètres physico-chimiques
1.5.2 Paramètres Bactériologiques
Chapitre 2 : Revues Bibliographiques
2.1 Type Des Traitements
Traitement primaire
Traitement secondaire
Traitement tertiaire
2.2 Traitement classique des effluents de tannerie : Essais en jar test [31]
2.2.1 Traitement des effluents de tannerie avec de l’argile
2.2.1.1 Méthodes
2.2.1.2 Influence de la quantité de fer sur le traitement de l’effluent avec de l’argile: Argile plus Fer
2.2.1.3 Influence du temps de contact sur l’adsorption du chrome en présence de l’argile : Argile seule
2.2.1.4 Influence du temps de contact sur les paramètres des effluents de tannerie en présence de l’argile et du fer : Argile en présence du chlorure ferrique
2.2.1.5 Traitement par argile : Argile verte et Argile rouge (rassoul)[34]
2.3 La photocatalyse hétérogène [32]
2.3.1 Principe de la photocatalyse hétérogène
2.3.2 Influence de quelques paramètres sur l’efficacité du procédé photocatalytique
2.4 Nouvelles technologies de traitement des eaux usées : Biox et Écophyltre-P [34]
2.4.1 Description de la technologie
2.4.2 Schéma de procédé
2.4.3 Performances Épuratoires Obtenues au cours des Essais
2.4.3.1 Caractéristiques observées à l’entrée du bioréacteur
2.4.3.2 Caractéristiques observées à la sortie du bioréacteu
2.4.3.3 Caractéristiques observées à l’effluent du second réacteur du système Biox
2.4.3.4 Caractéristiques observées à l’effluent du décanteur secondaire
2.4.3.5 Caractéristiques observées à l’effluent du marais Écophyltre-P
Chapitre 3 : Argile-dioxyde de titane
3.1 Le dioxyde de titane
3.1.1 Les principaux types cristallographiques de titane
3.1.2 Caractéristiques de TiO 2
3.1.3 Rôles du dioxyde de titane
3.2 Argile [25]
3.2.1 Généralité sur l’argile
3.2.2 Types d’argile
3.2.3 Propriétés et rôle des minéraux argileux
3.2.4 Réactivité de la surface des argiles
Partie 2 : MATERIELS ET METHODES
Chapitre 4 : Matériels
4.1 Matériels biologiques d’étude
4.1.1 Type d’eau étudiée
4.2 Les réactifs utilisés
4.3 Matériels utilisent lors d’essai de traitement
4.4 Milieux pour la recherche et dénombrement des germes dans l’eau usée
Chapitre 5 : Méthodes
5.1 Principe
5.2 Mode opératoire
5.3 Les paramètres à analyser
5.3.1 Les paramètres physico-chimiques
5.3.2 Analyses des paramètres bactériologiques
Partie 3 : RESULTATS ET DISCUSSIONS
Chapitre 6 : RESULTATS
6.1 Qualités physico-chimiques des eaux usées
6.1.1 Interprétations des résultats des analyses physico-chimiques
6.2 Qualité microbiologique des eaux usées avant et après traitement
6.2.1 Analyse avant traitement
6.2.2 Analyse après traitement
Chapitre 7 : DISCUSSIONS
RECOMMANDATION :
CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVE
BIBLIOGRAPHIES

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