Дисертації з теми "Adsorption de colorants"

Les industries du textile rejettent de grandes quantités d’eaux toxiques. Il existe déjà des traitements par adsorption sur charbon actif qui est un processus efficace mais onéreux. Les argiles pourraient être des matériaux adsorbants à la fois économiques et moins polluants. Ce sont des phyllosilicates à grandes capacités d'adsorption dues à leur grande surface spécifique et à leurs charges de surface. Peu de chercheurs se sont intéressés aux colorants anioniques difficilement adsorbables sur ces supports. Le but de ce travail est de mieux comprendre les phénomènes d’adsorption par les argiles naturelles, de colorants anioniques. L’argile naturelle de Fouchana (composée de smectite, kaolinite et illite), et des argiles standards ont été choisies pour étudier l’influence des conditions physicochimiques du milieu, mais aussi de la nature de l’argile sur la thermodynamique et la cinétique de l’adsorption. Les résultats des essais confrontés à des modèles d’adsorption ont permis de décrire l’adsorption comme un processus spontané, exothermique et de cinétique de pseudo second ordre. C’est la kaolinite qui présente la meilleure capacité d’adsorption. Les processus mis en évidence sont pour certains, communs aux différentes argiles, comme l’adsorption au niveau des liaisons brisées en bordure de feuillet par remplacement d’hydroxyles, ou adsorption via des cations métalliques eux mêmes adsorbés. Un processus, particulier chez la kaolinite, est lié à la présence de surfaces acides qui permettent l’adsorption d’anions via des liaisons hydrogène. En conclusion, l’argile de Fouchana est un bon adsorbant de colorants anioniques dans les conditions expérimentales de ce travail
There are significant amounts of unused dyes remaining in wastewater from the dyeing industry. The release of these effluents causes coloration and there is a risk of toxicity. Activated carbons are very efficient and have been preferentially used for the adsorption of dyes, but their use is restricted due to high cost. Therefore, there is growing interest in using alternative adsorbents that are cheaper and commercially available. Clays are lamellar minerals with structures providing high specific surface areas and large adsorption capacities. Many authors have studied the adsorption of cationic dyes on natural clays, but few studied anionic dye adsorption as they hardly adsorbate on clay. The aim of this work is to better understand the adsorption phenomena on natural clays, of anionic dyes encountered in dyeing effluents. The Fouchana clay is composed of smectite, kaolinite and illite. Standard clays were also selected. Different tests were performed for studying the adsorption influence of physicochemical environmental conditions. The thermodynamic and kinetic parameters estimations show that the adsorption process is spontaneous, exothermic and that the kinetics is best described by a pseudo second order model. Kaolinite has the best adsorption capacity. The adsorption at the broken edges by replacing hydroxyl groups or via adsorbed metal complexes is a common process for the different types of clay. A process restricted to kaolinite species is related to the presence of acidic surfaces that allow the adsorption of anions via hydrogen bonds. In conclusion, the natural clay Fouchana is a good adsorbent for anionic dyes under the experimental conditions of this work

L’objectif du travail est l’étude du processus d’adsorption-désorption d’un colorant azoïque sur l’argile naturelle provenant de deux gisements tunisiens. L’expérimentation en laboratoire a été menée en réacteur fermé et en colonne de percolation. Lors de la première étape, deux types d’argile ont été utilisées. L’étude cinétique montre que l’adsorption et la désorption suivent le modèle du pseudo premier ordre. L’isotherme d’adsorption est de type Langmuir alors que l’isotherme de désorption est de type hystérésis. La capacité d’adsorption de l’argile de Gafsa est plus prononcée que celle de l’argile de Borj Chekir. Les études en colonne de percolation ont été menées sur un mélange d’argile de Borj Chekir et du sable moyen H2F. Les paramètres hydrodynamiques ont été déterminés en utilisant un traceur inerte (fluorescéine). L’étude du transport réactif a montré que si le pourcentage d’argile augmente la rétention du colorant augmente alors que si on augmente le débit d’injection pour un pourcentage d’argile-sable constant la rétention du colorant diminue. Les courbes de sortie ont été ensuite comparées aux résultats numériques d’un modèle 1D de transport réactif, intégrant deux sites d’adsorption réversible et irréversible
The aim of the work is to study the adsorption-desorption process of an azo dye on natural clay from two Tunisian deposits. The laboratory experiment was conducted in a closed reactor (batch) and percolation column. In the first step, two types of clay were used. The kinetic study shows that the adsorption and desorption follow the pattern of a pseudo first order phenomenon. A Langmuir isotherm is fitted to the adsorption process, while the desorption isotherm is characterised by hysteresis. The adsorption capacity of the Gafsa clay is more pronounced than that of the Borj Chekir clay. The percolation column studies were conducted on a mixture of of Borj Chekir clay and medium sand H2F. Hydrodynamic parameters were determined using an inert tracer (fluorescein). The reactive transport study showed that an increase in clay percentage will increase retention, but, on the other hand when using a constant percentage of the clay-sand mixture, increasing the injection rate will decrease the retention capacity of the mixture. The output curves were then compared with the numerical results of a 1D reactive transport model incorporating two reversible and irreversible adsorption sites

La présence combinée de différents types de polluants dans les effluents industriels est une problématique assez complexe à résoudre pour les chercheurs dans le domaine de la protection de l'environnement. Dans ce contexte, le principal objectif de ce travail de thèse a été d'améliorer la compréhension des mécanismes de sorption à l'interface solide liquide, processus impliqués dans la rétention compétitive pour une sélection de colorants organiques et d'espèces inorganiques sur des matériaux adsorbants modèles. Ce manuscrit comprend une étude détaillée de l'adsorption combinant différentes approches et techniques expérimentales complémentaires, principalement à partir de mesures de cinétiques et d'isothermes d'adsorption, une étude structurale par diffraction des rayons X, et une approche thermodynamique par calorimétrie isotherme de titrage. Trois colorants azoïques: Méthyl Orange (MO), Orange II (OII) et Orange G (OG) ont été retenus pour ce travail. Ils ont la particularité de présenter différentes tailles de molécules, différentes charges et caractères hydrophile/ hydrophobe, … D'autre part, deux types de matériaux chargés positivement et considérés comme échangeurs anioniques ont été choisis comme solides adsorbants modèles : Mg-Al Hydroxyde Double Lamellaire (HDL) contenant dans son espace interfoliaire soit des contre-ions nitrate (Mg-Al-HDL-NO3) soit des chlorures (Mg-Al-HDL-Cl) et une résine échangeuses d'ions Amberlite® IRN-78. Enfin, l'impact des oxoanions comme les carbonates (IV), les sulfates (VI), les chromates (VI) et phosphates (V) sur les propriétés de rétention des colorants sur ces adsorbants a été évalué. Dans un premier temps, l'adsorption des colorants a été réalisée sur ces trois matériaux dans des systèmes mono-composant afin d'étudier en détail les mécanismes de rétention. L'étude des Mg-Al-HDL échangés par diffraction des rayons X a permis de montrer que l'échange d'anions est accompagné de l'intercalation dans l'espèce interfoliaire de la nouvelle espèce sorbée, générant des modifications structurales. En systèmes mono- et multi-composant, la rétention des MO semble supérieure à la capacité d'échange anionique (CEA) théorique des HDL. Ce comportement a été attribué à l'adsorption du colorant sur les surfaces externes, ainsi qu'à la co-adsorption des cations sodium, contre-ions du colorant. Il a aussi été montré que la capacité d'adsorption dépend fortement du caractère hydrophile-hydrophobe des colorants et de leur capacité à établir des interactions latérales (de pi-stacking) avec les autres espèces voisines directement au sein de l'espace interfoliaire. La calorimétrie de titrage isotherme a mis en évidence des comportements inhabituels dans les thermogrammes décrivant l'évolution de l'enthalpie cumulative de déplacement, en lien avec la formation d'agrégats fibrillaires provenant de l'interaction entre l'OII et les espèces Mg(II), issues de la dissolution partielle des HDL au contact du colorant.Dans un second temps, l'étude de la compétition entre les colorants organiques et des anions inorganiques sur ces matériaux a démontré que l'élimination de colorant est fortement influencée par la présence d'anions phosphate ainsi que d'anions carbonate. L'analyse détaillée des différentes espèces compétitives a permis de proposer une classification sur la base de trois types de schémas de compétitions, en lien avec la forme des isothermes individuelles et les données calorimétriques, comme l'enthalpie cumulative en système mono-composant. L'ensemble de cette description des mécanismes de rétention dans des systèmes mono- ou multi-composants a été complété par des études plus applicatives comme les phénomènes de cinétiques de sorption, de réversibilité. Mots-clés: Hydroxydes double lamellaires, résines échangeuses d'ions, Méthyl Orange, Orange II, Orange G, Cr(VI), anions inorganiques, adsorption en système mono- ou multi-composant, étude structurale par DRX, calorimétrie isotherme de titrage
The co-occurrence of various pollutants in industrial effluents is one of the most difficult problems the researchers have to face in the field of Environmental Remediation. In this context, the main objective of the present Ph.D. thesis has been to improve the comprehension of the sorption mechanisms involved in the competitive retention of selected organic dyes and inorganic species at the Solid-Liquid interface by using some model sorbents.The manuscript reports the results of advanced sorption studies made by combining several experimental techniques, mainly including kinetic and equilibrium adsorption measurements, XRD diffraction, as well as isothermal titration calorimetry. Three Azo dyes differing in the molecular size, electric charge, and hydrophobic/hydrophilic character, i.e., Methyl Orange (MO), Orange II (OII), and Orange G (OG), were selected for the purpose of this work. Two types of solid materials possessing positively charged surface sites were considered as model sorbents: layered double hydroxide structures based on Mg and Al (molar Mg:Al ratio of 2) with either nitrate (Mg-Al-LDH-NO3) or chloride counter-ions (Mg-Al-LDH-Cl) localized in the interlayer space, on the one hand, and strongly basic anion-exchange resin, Amberlite® IRN-78, on the other hand. The impact of carbonate(IV), sulfate(VI), chromate(VI), and hydrogen phosphate(V) oxyanions on the retention capacity of model sorbents towards the three dyes was also investigated thoroughly.In the first step, the single-component adsorption onto three sorbents was analyzed in regards with the detailed mechanism of retention. In all cases, an ion-exchange pathway between the pristine compensating anions (NO3-, Cl-, OH-) or anions coming from the ambient atmosphere (e.g., carbonates) and the oncoming anionic species was identified as the principal retention mechanism. In the case of LDH sorbents, this anion exchange was accompanied by the intercalation of the adsorbing species within the interlayer space with the concomitant changes in the layered structure, as inferred from the XRD study of the LDH samples loaded with the appropriate solute species. The retention of monovalent MO anions, both from the single-solute and bi-solute solutions, was found to exceed the anionic exchange capacity (AEC) of the LDH samples, which was ascribed to the dye adsorption on the external surface paralleled by the co-adsorption of sodium cations. The adsorption capacity was demonstrated to depend strongly on the hydrophilic-hydrophilic character of the dye units and their capacity of generating lateral interactions (e.g., pi-stacking) with other adsorbed species within the LDH structure. The use of isothermal calorimetry allowed the unusual shape of the curve representing the cumulative enthalpy of displacement to be attributed to the formation of OII aggregates/fibers induced by the presence of Mg and Al cations originating from the partial dissolution of the LDH sample. Competitive adsorption of dye and selected inorganic anions on the three model sorbents was studied in the second step in view of increasing the efficiency of dyes removal by optimizing experimental conditions. One of the main achievements was to categorize the dye uptake schemes in the presence of inorganic anions in regards with the shape of the experimental adsorption isotherms and to correlate them with the individual adsorbate affinities for the LDH sample, as inferred from the calorimetry measurements of the cumulative enthalpy of displacement in single-solute systems. The discussion on the mechanisms of dye retention in the single- and multi-component systems was supplemented by experimental studies of such applicative aspects of sorption phenomena as kinetics, reversibility, and selectivity.Keywords: Layered double hydroxides, anion-exchange resin, Methyl Orange, Orange II, Orange G, Cr(VI), inorganic anions, single-solute and multi-solute adsorption, XRD study, isotherm titration calorimetry

L'élimination du colorant textile Acid Blue 25 présent en solution aqueuse par adsorption sur différents charbons activés a été étudiée. Les caractéristiques texturales et chimiques de ces adsorbants ont été déterminées. L'interprétation des isothermes d'adsorption obtenues pour trois charbons actifs commerciaux utilisés en traitement des eaux montre qu'il est possible d'éliminer de faibles concentrations d'Acid Blue 25 (50 mg/l) avec des rendements supérieurs à 99 %. Ensuite, différents charbons activés ont été préparés à partir du charbon de bois obtenu par carbonisation traditionnelle des déchets de la taille des oliviers tunisiens. Le contrôle du degré d'activation permet d'obtenir un charbon activé aussi performant que les produits commerciaux. Ces travaux montrent qu'il est possible de valoriser le charbon de bois d'olivier pour préparer un charbon activé efficace pour l'élimination du colorant Acid Blue 25 des effluents de l'industrie textile
The removal of Acid Blue 25 textile dye from aqueous solution by adsorption onto various activated carbons was studied. The textural and chemical characteristics of these adsorbents have been assessed. The interpretation of the adsorption isotherms obtained with three commercial activated carbons used in the water treatment industry shows it is possible to remove low concentrations of Acid Blue 25 (50 mg/l) with yields higher than 99 %. Then, a series of activated carbons were prepared using olive wood charcoal obtained from the traditional carbonization of residues from the pruning of Tunisian olive trees. From the control of the degree of activation, an activated carbon as efficient as the commercial ones previously examined was obtained. This work shows that olive wood charcoal can be used to produce an activated carbon which is efficient to remove Acid Blue 25 from the textile industry wastewaters

Les effluents industriels issus des activités de textile présentent souvent une importante charge polluante colorante difficilement biodégradable. Des travaux antérieurs ont montré le potentiel des argiles naturelles non traitées à dépolluer ces effluents teinturiers alors qu’ils sont généralement composés de colorants anioniques difficilement adsorbables sur ces supports. Or, les effluents contiennent également d’autres composés chimiques utilisés dans les différentes étapes du procédé de teinture, et qui sont de natures variées (sels, acides, bases, détergents, dérivés enzymatiques, etc…). Il semblerait que ces produits auxiliaires jouent un rôle dans l'adsorption de colorants anioniques sur l'argile non traitée. Cependant, aucune étude connue à ce jour, n'a porté sur l'effet des additifs de teinture dans le processus de décoloration par des absorbants en général, et par les argiles en particulier. Cette étude est la première à s’intéresser au système colorant-additif-argile. Des tests d’adsorption / désorption en batch ont été menés en considérant différents systèmes colorant-additif-argile. Les résultats des tests montrent que les additifs de type enzymatique favorisent l’adsorption de colorant anionique sur l’argile en neutralisant les charges négatives et en renforçant les liaisons argile-colorant. D’autres additifs ont un effet contraire mais n’annulent pas l’effet positif des additifs enzymatiques lorsqu’ils sont mélangés dans l’effluent. Des hypothèses d’interactions mises en jeu lors de l’adsorption de colorant ont été faites en s’aidant des résultats de la spectrométrie infra-rouge et de masse, de la zétamétrie et de la modélisation des isothermes d’adsorption
Industrial effluents from textile activities often have a high pollution load readily biodegradable. Previous work has shown the potential of natural untreated clays to clean up these dyers effluents although anionic dyes are not easily absorbable on these media. The effluents also contain other chemical compounds used in the different stages of the dyeing process, and which are of various natures (salts, acids, bases, detergents, enzyme derivatives, etc ...). It appears that these auxiliary products play a role in the adsorption of anionic dyes on untreated clay. However, no currently known study has examined the effect of the additives from the dyeing process on the adsorption of dye onto clay. This is the first study to focus on the dye-clay-additive system. Adsorption / desorption batch tests were conducted considering different dye additive-clay systems. The tests’ results show that the enzyme like additives enhance the adsorption of anionic dye on the clay by neutralizing the negative charges and reinforcing clay-dye links. Other additives have the opposite effect, but do not offset the positive effect of enzyme like additives when mixed in the effluent. Assumptions of interactions involved in dye adsorption were made with the help of the results of infrared and mass spectrometry, zetametry and the modeling of adsorption isotherms

Une série de complexes inorgano-montmorillonites (CIM) à grandes surfaces spécifiques et stables thermiquement est préparée par intercalation d'une montmorillonite algérienne par trois solutions pontantes à base d'aluminium, de fer ou de titane. La co-adsorption de ces trois argiles pontées par du bromure (ou chlorure) de cétyl-triméthyl ammonium conduit à la formation de complexes organo-inorgano-montmorillonites (COIM) hydrophobes et organophiles. Les conditions de préparation de ces matrices sont liées au rapport molaire OH(ou H+)/Me, à la concentration finale et au temps de vieillissement de la solution pontante et au rapport CTAB/CIM. Toutes les matrices CIM et COIM préparées sont caractérisées par plusieurs méthodes telles que : DRX, S. S. (BET), spectroscopie IRTF, ATD/ATG, CEC, acidité de surface et zétamétrie. Les isothermes d'adsorption de plusieurs composés organiques : pentachlorophénol PCP, diuron et ses trois sous-produits de dégradation (dichlorophénylméthyl urée, dichlorophényl urée, dichloroaniline), du méthyl parathion, du rose sulfacide (colorant anionique) et des acides humiques AH sur les matrices COIM ont montré de grandes affinités adsorbants-adsorbats, surtout en milieu acide et avec les argiles à piliers de titane et de fer. L'étude de l'adsorption en mélange de deux solutés (PCP/AH) a montré globalement que l'adsorption du PCP est influencée par la présence des AH dont l'hydrophobie et les poids moléculaires sont élevés
A series of modified hydrophobic pillared clays were prepared by exchanging some polymeric cations from Al, Fe or Ti into interlamellar space of an algerian montmorillonite and then by coabsorption of surfactant cationic cetyltrimethyl ammonium bromide (CTAB). The most favorable pillaring conditions of these different pillared complexes productions were function of the molar ratio OH (or H )/Metal, the final concentration and aging of pillaring solutions and the CTA/pillared montm ratio. These different inorgano-montmorillonites (CIM) and organo-inorgano-montmorillonites complexes (COIM) were characterized by XRD, BET surface area, FTIR spectroscopy, ATD/ATG, CEC, surface acidity and zetametry. The absorption of some micropollutants such as pentachlorophenol (PCP), diuron and its degradation products (dichlorophenyl-methyl urea, dichlorophenyl urea, and dichloroanilin), methyl parathion, sulfacid brilliant pink, humic acids (HA) onto COIM shows generally a very high absorbent-absorbate affinity. According to absorption isotherms under different conditions, the sorptive capacities of these new materials were considerably enhanced especially in acidic medium and with titanium and iron pillared clay. The absorption of PCP in competition with humic acids was considerably influenced by the presence of this organic compound with high molecular weight and hydrophobicity

Des charbons actifs ont été préparés par la pyrolyse du marc de café imprégné par l'acide phosphorique à 450°C pour différents rapports d'imprégnation : 30, 60, 120 et 180 % en masse. Les matériaux ont été caractérisés, pour leur chimie de surface, par analyse élémentaire, titrages de "Boehm", mesures du point de charge nulle, spectroscopie infrarouge, et analyse thermogravimétrique (ATG); et pour leur structure poreuse et morphologique, par microscopie électronique à balayage (MEB) et absorption de l'azote à 77K. Les charbons actifs préparés à partir du marc de café ont été comparés à un charbon actif commercial (SBET~ 1400m2 g-1) pour leurs propriétés d'absorption du bleu de méthylène, et d'un colorant anionique « Rouge Nylosan N-2RBL ». Des expériences d'absorption ont été effectuées en fonction du pH (entre 2 et 12), de la force ionique, du temps de contact, de la masse d'absorbant, et de la concentration en « Rouge Nylosan N-2RBL ». Les isothermes d'absorption du « Rouge Nylosan » ont été étudiées à une température de 25°C sur chacun des absorbants. Nous avons tentés de reproduire les données expérimentales en simulant les équations des isothermes par des relations linéaires de plusieurs modèles. Nous avons corrélé les propriétés d'absorption du Rouge Nylosan à la texture poreuse et la chimie de surface des charbons actifs étudiés
Activated carbons were prepared by phosphoric acid activation from Arabica coffee grounds at different impregnation ratios (defined as the ratios of weight (g) of H3PO4 to the weight (g) of precursor) : 30, 60, 120 and 180 % by heating to 450 °C in air. The adsorption properties of the Prepared Activated Carbons (PACs) have been compared to a commercial activated carbon (CAC) (obtained by steam activation) and related to their preparation methods, porous structure and surface chemistry. The PACs and CAC were characterized for their surface chemistry by thermogravimetric analysis, Infra-Red spectroscopy, pH measurement of the point of zero charge (pHpzc), surface functional groups semi-quantitative titrations ("Boehm" method) and X-ray microanalysis; and for their porous structure and morphology by nitrogen adsorption at 77 K. Scanning Electron Microscopy (SEM) and methylene blue adsorption. The PACs and CAC were compared for their adsorption of "Nylosan Red N-2RBL" (Clariant) which is an anionic (azo) dye used in Nylon (polyamide 6 and polyamide 6. 6) dyeing

L’objectif du travail est l’étude du processus d’adsorption-désorption d’un colorant azoïque sur l’argile naturelle provenant de deux gisements tunisiens. L’expérimentation en laboratoire a été menée en réacteur fermé et en colonne de percolation. Lors de la première étape, deux types d’argile ont été utilisées. L’étude cinétique montre que l’adsorption et la désorption suivent le modèle du pseudo premier ordre. L’isotherme d’adsorption est de type Langmuir alors que l’isotherme de désorption est de type hystérésis. La capacité d’adsorption de l’argile de Gafsa est plus prononcée que celle de l’argile de Borj Chekir. Les études en colonne de percolation ont été menées sur un mélange d’argile de Borj Chekir et du sable moyen H2F. Les paramètres hydrodynamiques ont été déterminés en utilisant un traceur inerte (fluorescéine). L’étude du transport réactif a montré que si le pourcentage d’argile augmente la rétention du colorant augmente alors que si on augmente le débit d’injection pour un pourcentage d’argile-sable constant la rétention du colorant diminue. Les courbes de sortie ont été ensuite comparées aux résultats numériques d’un modèle 1D de transport réactif, intégrant deux sites d’adsorption réversible et irréversible
The aim of the work is to study the adsorption-desorption process of an azo dye on natural clay from two Tunisian deposits. The laboratory experiment was conducted in a closed reactor (batch) and percolation column. In the first step, two types of clay were used. The kinetic study shows that the adsorption and desorption follow the pattern of a pseudo first order phenomenon. A Langmuir isotherm is fitted to the adsorption process, while the desorption isotherm is characterised by hysteresis. The adsorption capacity of the Gafsa clay is more pronounced than that of the Borj Chekir clay. The percolation column studies were conducted on a mixture of of Borj Chekir clay and medium sand H2F. Hydrodynamic parameters were determined using an inert tracer (fluorescein). The reactive transport study showed that an increase in clay percentage will increase retention, but, on the other hand when using a constant percentage of the clay-sand mixture, increasing the injection rate will decrease the retention capacity of the mixture. The output curves were then compared with the numerical results of a 1D reactive transport model incorporating two reversible and irreversible adsorption sites

Les colorants présents dans les eaux usées des teintureries constituent une pollution visuelle et chimique qui doit être traîtée avant le rejet de ces eaux en aval des industries. Les colorants pour laine et coton sont souvent des entités anioniques par la présence de groupes sulfones destinés à améliorer leur solubilité dans l'eau. Ils peuvent aisément être immobilisés sur des supports à caractère cationique. Des polymères naturels tels que la cellulose (fibres de coton) et ses dérivés (sciure et farine de bois) ou synthétiques (nylon-6,6) peuvent jouer le rôle d'adsorbant à condition de les modifier légèrement : un groupe ammonium quaternaire est greffé sur le support par l'intermédiaire d'un époxyde. Ces supports modifiés sont caractérisés par infra-rouge, résonance magnétique nucléaire du 13C, Chromatographie Gazeuse Inverse et Microscopie à Force Atomique [AFM] (nylon). Sur ces supports plus ou moins modifiés, les essais en batch sont menés avec quatre colorants acides de structures chimiques différentes. Les capacités de fixation en polluant sont directement corrélées au nombre de sites fixés. Les isothermes d'adsorption sont déterminées à des températures comprises entre 20 et 80°C. L'extension de cette étude en régime dynamique a ensuite été envisagée sur des colonnes d'adsorbant. Pour les trois materiaux utilisés, l'adsorption des colorants est analysée par une modélisation théorique permettant leur emploi dans un large domaine de concentration. La désorption est également analysée de façon à permettre le recyclage du matériau qui fonctionne alors comme un concentrateur.

L’objectif essentiel de ce travail consiste à préparer des grains, à la fois, uniformes et consistants destinés à l’adsorption dynamique sur lit fixe de certains polluants susceptibles de polluer les eaux. Pour préparer ces grains, nous avons utilisé le procédé de la granulation humide d’une bentonite algérienne initialement traitée et modifiée par pontage à l’aide d���un mélangeur granulateur à haut taux de cisaillement. Les conditions de préparation de ces complexes organo-inorgano-argileux granulés (COIAG) sont liées au rapport massique de mouillage (L/S), à la concentration en liant (silicone) et à la vitesse de rotation du mélangeur. L’application dans l’adsorption en système monocomposé simple et/ou en mélange binaire, en réacteur discontinu, montre bien l’efficacité de cette nouvelle génération de grains adsorbants (qmax>350 mg/g à pH=6) vis-à-vis des deux colorants utilisés (Jaune Basique 28 -JB28- et Vert Malachite -VM-). Par ailleurs, les résultats de l’adsorption en mode continu (en réacteur à lit fixe ascendant) montent globalement que la durée de vie du lit de l’adsorbeur dépend essentiellement de la vitesse superficielle du flux entrant, de la concentration initiale en polluant et de la hauteur du lit d’adsorbant
The aim of the study was to prepare resistant and spherical inorgano-organo pillared clays (GIOC) granules for wastewater treatment using a new and simple method named high-shear wet granulation. To optimize the preparation method, the effects of the main process parameters, such as binder concentration, liquid to solid ratio and impeller speed on granule properties (size distribution, friability and disintegration tests) were investigated. Their use in the single-component adsorption systems and / or binary mixtures in a batch reactor, shows the effectiveness of this new generation of grain adsorbents (qmax> 350 mg/g at pH = 6) towards two basic dyes (Basic Yellow BY28 Yellow and Green Malachite G. M. ). Furthermore, the results of dynamic adsorption in fixed bed showed that the efficiency of bed is function of superficial velocity, the initial concentration of pollutant and the height of the adsorbent bed

Les effluents industriels issus des activités de textile présentent souvent une importante charge polluante colorante difficilement biodégradable. Des travaux antérieurs ont montré le potentiel des argiles naturelles non traitées à dépolluer ces effluents teinturiers alors qu’ils sont généralement composés de colorants anioniques difficilement adsorbables sur ces supports. Or, les effluents contiennent également d’autres composés chimiques utilisés dans les différentes étapes du procédé de teinture, et qui sont de natures variées (sels, acides, bases, détergents, dérivés enzymatiques, etc…). Il semblerait que ces produits auxiliaires jouent un rôle dans l'adsorption de colorants anioniques sur l'argile non traitée. Cependant, aucune étude connue à ce jour, n'a porté sur l'effet des additifs de teinture dans le processus de décoloration par des absorbants en général, et par les argiles en particulier. Cette étude est la première à s’intéresser au système colorant-additif-argile. Des tests d’adsorption / désorption en batch ont été menés en considérant différents systèmes colorant-additif-argile. Les résultats des tests montrent que les additifs de type enzymatique favorisent l’adsorption de colorant anionique sur l’argile en neutralisant les charges négatives et en renforçant les liaisons argile-colorant. D’autres additifs ont un effet contraire mais n’annulent pas l’effet positif des additifs enzymatiques lorsqu’ils sont mélangés dans l’effluent. Des hypothèses d’interactions mises en jeu lors de l’adsorption de colorant ont été faites en s’aidant des résultats de la spectrométrie infra-rouge et de masse, de la zétamétrie et de la modélisation des isothermes d’adsorption
Industrial effluents from textile activities often have a high pollution load readily biodegradable. Previous work has shown the potential of natural untreated clays to clean up these dyers effluents although anionic dyes are not easily absorbable on these media. The effluents also contain other chemical compounds used in the different stages of the dyeing process, and which are of various natures (salts, acids, bases, detergents, enzyme derivatives, etc ...). It appears that these auxiliary products play a role in the adsorption of anionic dyes on untreated clay. However, no currently known study has examined the effect of the additives from the dyeing process on the adsorption of dye onto clay. This is the first study to focus on the dye-clay-additive system. Adsorption / desorption batch tests were conducted considering different dye additive-clay systems. The tests’ results show that the enzyme like additives enhance the adsorption of anionic dye on the clay by neutralizing the negative charges and reinforcing clay-dye links. Other additives have the opposite effect, but do not offset the positive effect of enzyme like additives when mixed in the effluent. Assumptions of interactions involved in dye adsorption were made with the help of the results of infrared and mass spectrometry, zetametry and the modeling of adsorption isotherms

La chitine et le chitosane présentent un potentiel considérable pour de nombreuses applications dans divers domaines, notamment la biotechnologie, l'ingénierie, l'agriculture, l'industrie alimentaire, les sciences de l'environnement, etc., en raison de leurs propriétés distinctives et de leur capacité d'adaptation. La chitine est un polysaccharide linéaire composé d'unités de N-acétylglucosamine (GlcNAc) liées en β-(1-4). Le chitosane est obtenu par désacétylation partielle de la chitine via l'élimination des groupes acétyles des unités GlcNAc. Le degré de désacétylation détermine l'étendue de la conversion de la chitine en chitosane et influe sur ses propriétés physicochimiques. La chitine et le chitosane sont principalement issus des déchets de fruits de mer, car les exosquelettes des crustacées (crevettes, homards, crabes, etc.) sont riches en chitine. Toutefois, cette ressource n'est pas en mesure de répondre aux besoins croissants et aux projections de futurs besoins en matière de chitosane. La taille du marché mondial de la chitine devrait être évaluée à environ 1 801,3 millions de dollars américains en 2023 et devrait atteindre 5 746,2 millions de dollars américains d'ici 2033. La demande mondiale de chitosane continue d'augmenter à un taux annuel de 15,4 %. Il existe un besoin pressant de sources alternatives et durables de chitine et de chitosane afin de surmonter les limitations associées aux sources conventionnelles et d'étudier de nouveaux matériaux aux propriétés améliorées. Les insectes peuvent donc être considérés comme une source abondante et durable de chitine et de chitosane. Les insectes ont des taux de reproduction rapides, des cycles de vie courts et nécessitent des ressources minimales pour leur élevage, ce qui garantit un approvisionnement constant en chitine et donc en chitosane. Cette thèse commence par une revue complète de l'état actuel de la chitine et du chitosane dérivés d'insectes, en se concentrant sur leurs sources, leurs méthodes de production, leur caractérisation, leurs propriétés physiques et chimiques, ainsi que leurs diverses applications. Ensuite, nous avons étudié 11 espèces d'insectes différentes comme matériau de départ pour l'extraction de la chitine et la préparation du chitosane. Il s'agit de neuf espèces appartenant à la famille des Curculionidae, d'Heteronitis castelnaui appartenant à la famille des Scarabaeidae et d'Eurycantha calcarata appartenant à la famille des Lonchodidae. La chitine et le chitosane obtenus ont été soigneusement caractérisés à l'aide de diverses techniques analytiques telles que la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), la diffraction des rayons X (XRD), la microscopie électronique à balayage (SEM), la résonance magnétique nucléaire (NMR), l'analyse thermogravimétrique (TGA) et la calorimétrie différentielle à balayage (DSC). Ensuite, le chitosane Heteronitis castelnaui et le chitosane Eurycantha calcarata obtenus ont fait l'objet d'études plus approfondies en vue d'applications. Le chitosane Heteronitis castelnaui a démontré d'excellentes performances dans la formation d'hydrogels et a présenté une capacité d'adsorption remarquable pour le bleu de méthylène et l'orange de méthyle. L'hydrogel à base de chitosane d'Eurycantha calcarata a présenté des caractéristiques d'imprimabilité 3D favorables, une biocompatibilité élevée et une nature non toxique. Ces données préliminaires confirment que les espèces étudiées peuvent être considérées comme des sources potentielles de chitine et de chitosane pour des utilisations industrielles
Chitin and chitosan have considerable potential for a number of applications in a variety of fields, including biotechnology, engineering, agriculture, the food industry, environmental sciences and so on, due to their distinctive properties and adaptability. Chitin is a linear polysaccharide composed of β-(1-4)-linked N-acetylglucosamine (GlcNAc) units. Chitosan is obtained by the partial deacetylation of chitin via removal of the acetyl groups from the GlcNAc units. The degree of deacetylation determines the extent of conversion from chitin to chitosan and impacts its physicochemical properties. Chitin and chitosan are derived mainly from seafood wastes (shrimps, lobsters, crabs, etc.). However, this resource is unable to support the growing needs and future projections for chitin and chitosan. The global chitin market size is set to be valued at around US dollars 1,801.3 million in 2023 and is anticipated to reach US dollars 5,746.2 million by 2033. Global demand for chitosan continues to rise at an annual rate of 15.4%. There is a pressing need for alternative and sustainable sources of chitin and chitosan to overcome limitations associated with conventional sources, and to investigate novel materials with enhanced properties. Hence, insects may be considered as an abundant and sustainable source of chitin and chitosan. Insects have rapid reproduction rates, short lifecycles, and require minimal resources for breeding, ensuring a consistent available supply of chitin and chitosan.This thesis provides a comprehensive review on the current state of insect-derived chitin and chitosan, focusing on their sources, production methods, characterization, physical and chemical properties, and various applications. Then, we investigated 11 different insect species as a starting material for chitin extraction and chitosan preparation. These include nine species belonging to Curculionidae family, Heteronitis castelnaui belonging to Scarabaeidae family, and Eurycantha calcarata belonging to Lonchodidae family. All the obtained chitin and chitosan was thoroughly characterized using various analytical techniques such as Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), nuclear magnetic resonance (NMR), thermogravimetric analysis (TGA), and differential scanning calorimetry (DSC). Then the obtained Heteronitis castelnaui chitosan and Eurycantha calcarata chitosan were further investigated for the applications. Heteronitis castelnaui chitosan demonstrated excellent performance in the formation of hydrogels and exhibited remarkable adsorption capacity for methylene blue and methyl orange. Eurycantha calcarata chitosan-based hydrogel exhibited favorable 3D printability characteristics, high biocompatibility and non-toxic nature. These preliminary data confirm that these studied species may be considered as potential source of chitin and chitosan for industrial uses

De nos jours les ressources en eau potable sont fortement réduites suite à une augmentation démographique accompagnée d’une forte industrialisation et d’un développement intensif de l’agriculture. Les rejets de micropolluants d’origine variable (pesticides, colorants, phénols, métaux lourds…) dans l’environnement ne cessent d’augmenter. Ces polluants, toxiques et peu dégradables, sont en général à l’origine de nombreux effets nocifs sur la santé. Ils affectent aussi directement l’équilibre des écosystèmes suite à la dégradation de la qualité des différents milieux de l’environnement (sol, eau, air). D’où le souci de développer des procédés qui œuvrent à la préservation des ressources hydriques contre la pollution par le traitement à la source des eaux polluées. L’application des adsorbants naturels et abondants comme l’argile pour le traitement des eaux est une voie légitime pour préserver le capital hydrique. C’est pourquoi le présent travail de recherche s’est articulé autour de la caractérisation physico-chimique d’une série d’argiles naturelles échantillonnées dans la région Nord du Maroc. Plusieurs techniques ont été sollicitées : La DRX, SFX, FTIR, ATG, la volumétrie d’adsorption d’azote, l’électrophorèse, outre la détermination de quelques propriétés physico-chimiques comme la CEC et le COT. Ceci nous a permis d’établir une série de données avec les différentes propriétés de ces matériaux. Elle peut être ainsi sollicitée pour orienter l’utilisation de ces matériaux selon le besoin. Dans une deuxième étape, nous avons étudié l’adsorption de l’arsenic et des contaminants organiques (le bleu de méthylène et le violet de méthylène) par les argiles
Today drinking water resources are greatly reduced due to population increase accompanied by high industrialization and intensive agricultural development. Releases of varying micropollutants (pesticides, dyes, phenols ...) in the environment are increasing. These pollutants, toxic and poorly degradable, are usually the source of many harmful health effects. They also directly affect the balance of ecosystems following the deterioration of the quality of various environmental medium (soil, water, air). Hence the concern to develop methods that work to preserve water resources against pollution by treating polluted sources. The application of natural and abundant adsorbents like clay in the water treatment is a legitimate way to preserve the water capital. That is why my research is articulated around the physicochemical characterization of a series of natural clays sampled in the northern region of Morocco. Several techniques have been sought: XRD, XRF, FTIR, TGA, The BET-N2 specific surface area, electrophoresis. Furthermore the determination of some physicochemical properties such as CEC and TOC. This allowed us to establish a database with the different properties of these materials. This database may be sought to guide the use of these materials according to their nature. In a second step, we studied the adsorption of arsenic and organic contaminants (methylene blue and methylene violet) by clays. The kinetics of equilibrium adsorbent / adsorbate is an essential step to optimize the conditions for determination of adsorption isotherms

L'objectif de cette étude était le développement de particules colloïdales magnétiques possédants un cœur magnétisable et une écorce polymère, capables d'éliminer les métaux lourds, les colorants cationiques et les perturbateurs endocriniens. Ces adsorbants pourraient être séparés magnétiquement permettant ainsi de remplacer les techniques lourdes comme la centrifugation, la sédimentation, et la filtration. Les résultats des analyses, en termes de taille, de morphologie, de composition chimique, de propriétés magnétiques et de potentiel Zeta, confirme bien l'encapsulation de cœur magnétique par une écorce en polymère, et la fonctionnalisation de la surface de ces particules. Nous avons pris comme exemple l'élimination les métaux lourds (Cu2+, Pb2+, Zn2+ et HCrO4-), le bleu de méthylène ainsi le Bisphenol A, en solutions aqueuse. La fixation de divers polluants considérés se fait via l'adsorption à la surface des particules. Divers paramètres physico-chimiques influent le phénomène d'adsorption; l'effet de la quantité d'adsorbant magnétique élaboré, l'effet pH initial du milieu, l'effet du temps de contact, ainsi l'effet de la concentration initiale des polluants sont considérés. Cette étude a montré que l'adsorption est rapide et l'équilibre est atteint au bout de 30 min. Le processus d'adsorption est fortement dépendant du pH initial du milieu. La capacité d'adsorption de Latex des particules magnétiques élaborées vis-à-vis des éléments étudiés s'avère très satisfaisante comparé aux différents adsorbants magnétiques étudiés dans la littérature. La cinétique d'adsorption pour tous les systèmes étudiés pourrait être considérée comme pseudo-deuxième ordre et le processus d'adsorption de ces éléments par les particules magnétiques suit le modèle monocouche de Langmuir. Nous nous sommes intéressé à décontaminer les effluents industriels chargés en métaux lourds, issus des bains de traitement de l'Entreprise SOPAL. Les résultats obtenus nous ont permis de déduire que les particules magnétiques sont efficaces pour la décontamination. Les latex magnétiques pourraient être recommandés comme des adsorbants rapides, efficaces, et réutilisables pour l'élimination et la récupération des métaux lourds des eaux usées
The aim of this study was to prepare magnetic latex particles being magnetic core-polymer shell, able to remove heavy metals, cationic dyes and endocrine disrupting chemicals, by batch adsorption. These adsorbents were magnetically separated allows replacement of the heavy techniques such as centrifugation, sedimentation, and filtration by applying magnetic field.The results analysis in terms of colloidal and surface properties, transmission electron microscopy, hydrodynamic particle size, thermogravimetric analysis, and zeta-potential measurements, confirms the encapsulation of the magnetic core and the polymer shell, the surface functionalization of these particles, and the good colloidal stability. Heavy metals (Cu2+, Pb2+, Zn2+ and HCrO4-), methylene blue and Bisphenol A were taken as model of contaminants. Various physicochemical parameters influencing the adsorption phenomenon, which we have studied; the effect of adsorbents amount, the initial pH medium, the contact time, and the effect of the initial concentration of the pollutants. This study showed that the adsorption is fast and equilibrium is achieved within 30 min. The adsorption process is highly dependent on the initial pH. Adsorption capacities of the elaborated magnetic latex particles are very satisfactory when compared with different magnetic adsorbents reported in the literature. The adsorption kinetics for all the studied systems could be considered pseudo-second order model and the adsorption process of these elements by magnetic latex particles follows the Langmuir monolayer model. SOPAL wastewater sample load in heavy metals was analyzed by the prepared magnetic adsorbent. The results have enabled us to deduce that magnetic latex particles are effective for decontamination of real waste water. The prepared magnetic latex particles in this research can be recommended as fast, effective, and reusable for removal and recovery of metal ions from wastewater effluents

El fang biològic es produeix en les plantes de tractament d'aigües residuals urbanes i industrials. El tractament i la gestió dels fangs és un dels problemes més importants en el camp del tractament de les aigües residuals. Aquesta situació es preveu que es veurà agreujada en el futur, per un increment del volum de fang produït associat a l'exigència de nivells més alts de depuració i per l'augment dels nombre d'estacions depuradores en funcionament. D'altre banda, les limitacions que presenten les opcions tradicionals de gestió dels fangs, fa necessari buscar solucions innovadores i efectives per a solucionar el problema que suposa la gestió d'aquests fangs biològics.
Els fangs biològics són de naturalesa carbonosa i amb un alt contingut de matèria orgànica. Aquestes característiques, permeten la conversió del fang en un sòlid adsorbent de tipus carbonós. Aquesta conversió ofereix el doble benefici de reduir el volum de fang que ha de ser gestionat i alhora produir un adsorbent amb un cost inferior a la dels adsorbents convencionals (carbons actius comercials).
Fins el moment, els tractaments alta temperatura han demostrat la seva efectivitat per du a terme el procés de transformació dels excedents de fang biològic en un sòlid adsorbent carbonós (carbó actiu). Com a alternativa a aquests processos a alta temperatura, es proposa un nou procés d'obtenció d'un sòlid adsorbent carbonós a partir dels excedents de fangs biològics, mitjançant un tractament a baixa temperatura, combinant el tractament per microones amb l'addició d'un reactiu químic (H2SO4).
La present tesi analitza el tractament dels excedents de fangs biològics utilitzant un tractament mitjançant microones i l'addició d'àcid sulfúric (H2SO4), al mateix temps analitza la possibilitat d'utilitzar els sòlids adsorbents obtinguts per a millorar la qualitat de les aigües residuals.
Paràmetres d'operació com poden ser la quantitat d'àcid sulfúric addicionada al fang, el nivell de potència del forn microones i el temps de tractament, es modificaran per tal de determinar la influència que poden tenir sobre la qualitat del sòlid adsorbent. Un cop determinada la qualitat dels diferent sòlids adsorbents s'avalua la seva capacitat per a l'eliminació de colorant i metalls en fase líquida. Els resultats obtinguts es comparen amb els obtinguts per un carbó actiu derivat de fangs i un carbó actiu comercial.
The sewage sludge is produced by urban and industrial wastewater treatment plants. The treatment and disposal of sewage sludge is an expensive and environmentally sensitive problem growing world-wide. In recent years, sewage sludge is being generated in ever increasing amounts and meanwhile environmentally quality standards are becoming more stringent. Furthermore, with some traditional disposal routes coming under pressure and others being phased out, it is necessary to seek cost-effective and innovate solutions to the problem incurred by sewage sludge disposal.
Sewage sludge is carbonaceous in nature and rich in organic materials. Hence it has the potential to be converted into a useful carbonaceous adsorbent material. This conversion could offer the combined benefits of reducing the volume of sewage sludge and producing a valuable adsorbent with lower cost than commercial activated carbons.
At the moment, the high temperature treatments have been show the feasibility of the conversion of sewage sludge in an activated carbon. As alternative to these high temperature treatments, a novel way of carbonaceous adsorbent preparation was attempted combining microwaves heating and the addition of chemical compounds.
The possibility of obtaining a carbonaceous adsorbent material from surplus biological sludge has been investigated. This present work analyze the treatment of the sewage sludge using microwave heating and the addition of a chemical reagent (H2SO4), and the applications of the sludge based microwave treated adsorbent to improving the quality of the wastewater.
Operational parameters such as the amount of H2SO4 added, the level power of microwave oven and the processing time were modified to ascertain their influence on the quality of carbonaceous adsorbent obtained. Once determined the quality of the different carbonaceous adsorbent obtained, these adsorbents were employed for dye and metal removal in liquid phase. The results obtained were compared with the adsorption capacity of a sludge based activated carbon and a commercial activated carbon.

Le premier objectif des études présentées dans cette thèse est de caractériser un gisement argileux kaolinique de la région du sud-ouest Algérien qui n’a jamais été exploité auparavent, d’améliorer les propriétés de surface de cette argile suite à des modifications réalisées par revêtement avec un aminosilane (APTES) ou par échange cationique avec un agent tensioactif (CTAB), ce qui nous a permis de développer les sites actifs à la surface de ce matériau. Les matériaux préparés ont été caractérisés par DRX, ATG, IRTF, MET et MEB. Deux autres matériaux d’origine végétale d’une grande abondance au sud-ouest Algérien qui sont les racines de la plante Calotropis Procera et les noyaux de dattes de Feggous sont aussi caractérisés. Le second objectif de cette étude est l’application de ces matériaux dans l'élimination de différents types de polluants en solutions aqueuses : métaux lourds (Zn(II) et Mn(II)) et Colorants synthétiques anionique et cationique (Rouge Congo et Violet de gentiane) pour une mise en évidence de l’efficacité des matériaux argileux et végétaux vis-à-vis de l'adsorption de ces polluants. L’étude de l’adsorption consiste à discuter les effets du temps de contact, pH et la concentration initiale du soluté en utilisant une technique d'adsorption en batch. L’effet de la température a permis de réaliser une étude thermodynamique pour définir la nature des phénomènes d’adsorption. En outre, différents modèles de cinétique (premier et second ordres) et d’isothermes d’adsorption (Langmuir et Freundlich) sont utilisés pour l’évaluation de la capacité des supports kaoliniques naturel et modifiés (K08, KC et KS) et des supports végétaux (CP et ND) à adsorber ces polluants organiques et inorganiques. Le kaolin naturel (K08) a montré une bonne affinité vis-à-vis tous les polluants avec des capacités d’adsorption remarquables ; cette capacité a considérablement évolué par la modification. Le kaolin modifié (KS) s’avère le meilleur adsorbant pour ces types de polluants (métaux lourds et colorants synthétiques). Les racines de CP présentent une très bonne affinité pour les métaux lourds, alors que les noyaux de dattes donnent des résultats plus remarquables pour la biosorption des colorants
The first aim of the studies presented in this thesis is to characterize a kaolin clay deposit in south-western Algerian region which has never been exploited, to improve the surface properties of the clay due to changes made by coating with an amino silane (APTES) or cationic exchange with a surfactant (CTAB), which allowed us to develop the active sites on the surface of this material. The prepared materials were characterized by XRD, TGA, FTIR and SEM. Two other vegetable materials of great abundance in the southwest Algerian who are the roots of the plant Calotropis Procera and Feggous date stones are also characterized. The second aim of this study is the application of these materials in removing different kinds of pollutants in aqueous solutions: heavy metals (Zn (II) and Mn (II)) and anionic and cationic synthetic dyes (Congo red and Purple gentian) to the effectiveness demonstration of the clay and vegetable materials to adsorb these pollutants. The study of adsorption is to discuss the effects of contact time, pH and initial concentration of the solute using a batch adsorption technique. The effect of temperature has achieved a thermodynamic study to define the nature of adsorption phenomena. In addition, different kinetic models (first and second order) and adsorption isotherms (Langmuir and Freundlich) are used to assess the ability of clay materials (K08, KC and KS) and vegetable materials (CP and ND) to adsorb such organic and inorganic pollutants. The natural clay (K08) showed good affinity towards all pollutants with remarkable adsorption capacity, this capacity has evolved considerably by modifications. The modified kaolin (KS) proves the best adsorbent for these types of pollutants (heavy metals and synthetic dyes). The roots of CP have a very good affinity for heavy metals, while the date stones give more remarkable results for biosorption dyes

L'adsorption de l'azote en phase gazeuse et l'adsorption du bleu de methylene en phase aqueuse sont utilisees pour estimer la surface specifique des differents types de fibres de coton standard iccs. Le bleu de methylene s'est avere un adsorbat adequat pour la determination de la surface des fibres. Les differentes valeurs de la surface specifique sont interpretees en se fondant sur les caracteristiques physiques des fibres determinees au moyen de la diffraction de rx, et de l'analyse thermique. Nous avons note une influence du caractere cristallin et du contenu en eau de chaque fibre sur la valeur de la surface. De plus, une relation entre la surface specifique et la finesse d'une fibre est mise en evidence. Ce travail a permis d'eclaircir sur les facteurs intervenant dans la valeur de la surface specifique.

La -cyclodextrine, selecteur chiral, permet la resolution de nombreuses molecules en sciences de separations. Nous avons mene deux etudes independantes concernant la -cyclodextrine, la premiere en electrophorese capillaire, la seconde en electrophorese preparative. Le travail en electrophorese capillaire a consiste a mettre au point une methode de quantification de colorants alimentaires de synthese extraits de matrices alimentaires. Dans cette optique, un melange de six colorants frequemment utilises dans les industries agroalimentaires est analyse et plusieurs parametres optimises. Les conditions retenues sont appliquees en presence de la -cyclodextrine dans l'electrolyte qui par complexation selective permet dans certains cas d'ameliorer nettement la separation. Enfin, les conditions optimales ont ete mises en application sur des colorants alimentaires de synthese extraits de matrices alimentaires simples. Les colorants ont ainsi ete identifies et quantifies a l'aide de la methode de calibration par etalonnage externe. Dans le cadre du developpement de la chiralite en electrophorese preparative, nous avons mis au point une methode de greffage de la -cyclodextrine sur un support tres particulier constitue de microfibres de verre. Le support a ete caracterise par microscopie electronique a balayage afin d'acquerir la repartition spatiale dans l'espace ou le diametre nominal de celles-ci. La surface specifique a ete determinee par l'analyse d'images issues de la microscopie confocale et confirmee par adsorption gazeuse. Les resultats de cette etude preliminaire nous ont conduits a traiter le support par lixiviation pour augmenter sa surface specifique d'une part et exalter le taux de silanols d'autre part. C'est sur un tel support que les -cyclodextrines ont pu etre greffees a l'aide d'un bras espaceur de type aminopropylsilane.

Le filage microfluidique est une technologie émergente pour la production de micro/nanofibres qui ont un fort potentiel pour des applications telles que l’ingénierie tissulaire, l’électronique portable, les systèmes de délivrance de principes actifs et la collecte des eaux. En filage microfluidique, des fibres de diamètres et morphologies contrôlée peuvent être obtenues en manipulant précisément le débit des fluides et la géométrie du dispositif microfluidique. Le but de ce projet doctoral est de développer une expertise et des compétences dans le domaine du filage microfluidique pour produire des fibres polymères par photopolymérisation sous irradiations UV à partir de monomères en utilisant un dispositif microfluidique à base de capillaires avec les objectifs suivants : (1) la mise en place d’une relation empirique pour prédire le diamètre des fibres en prenant en compte les différents paramètres opératoires et de matériaux, (2) la production de fibres Janus/Hecate à partir de monomères ayant différentes propriétés chimiques et physiques avec un contrôle des propriétés morphologiques et mécaniques qui ont été exploitées pour adsorber simultanément des colorants chargés positivement ou négativement, mais aussi pour préparer des actuateurs à partir de fibres Janus thermorépondantes, et (3) le développement d’une approche de modification de surface des fibres pendant leur production
Microfluidic spinning is an emerging technology to produce micro/nanofibers which have a significant potential in advanced applications such as tissue engineering, wearable electronics, drug delivery, and water harvesting. In microfluidic spinning, fibers with controlled diameters and morphologies could be easily produced by precisely manipulating the fluids flow and the geometry of the microfluidic device. The purpose of this doctoral project was to develop expertise and skills in the field of microfluidic spinning to produce polymer fibers using UV photopolymerization of the monomers using a capillary-based microfluidic device with the following objectives : (1) the development of an empirical relationship to predict the fiber diameter considering the different operating and materials parameters, (2) the production of Janus/Hecate fibers from monomers with different chemical and physical properties with controllability of morphological and mechanical properties that were explored to remove simultaneously cationic and anionic dyes and to prepare thermoresponsive Janus fiber actuators, and (3) the development of an in-process rapid surface modification approach to modify the surface of fibers

L’étude cinétique a permis de déterminer le temps d’équilibre atteint lors de la fixation du benzopurpurine 4B sur chaque composé, ainsi que l’ordre de la réaction et la nature du mécanisme de diffusion. Cette adsorption est favorisée par un milieu légèrement basique, et l’augmentation de la température a un effet positif sur l’amélioration des performances maximales de la fixation. L’étude des isothermes d’adsorption de ce colorant, a été établie pour déterminer l’efficacité de cette nouvelle classe d’adsorbants. Ces dernières sont de type L, et les donnés de sorption ont été traitées selon plusieurs modèles, afin de mieux comprendre le mécanisme d'adsorption du colorant sur les différents matériaux. L’analyse des résultats de l’étude thermodynamiques a montré que l’adsorption du colorant sur les différents composés est un phénomène spontané, endothermique et favorable, régie par une adsorption physique pour les matériaux CoFe-CO3/Ec, CoFe-CO3/A et MgAl-CO32- et par une adsorption physico-chimique pour les matériaux CoFe-Ac/p, CoNiFe-Ac/p , et MgAl-500. Ces résultats ont été confirmés par les analyses DRX et IR des différents matériaux avant et après adsorption. En comparant les résultats obtenus pour l’adsorption du colorant sur les différents matériaux, le composé CoNiFe-Ac/p constitue le meilleur adsorbant avec une capacité d’adsorption d’environ 593mg/g. Par conséquent, et compte tenu de l’ensemble des résultats fournis par cette étude, l’hydrolyse forcée en milieu polyol, s’avère une méthode très efficace pour l’élaboration des hydroxydes doubles lamellaire à base de métaux de transition avec une morphologie contrôlée, de taille nanométrique présentant un faible taux d’agglomération, et par conséquent une bonne dispersion de particules et un meilleur pouvoir adsorbant. Ces caractéristiques peuvent être à l’origine de l’application de ces matériaux avec succès dans l’élimination des colorants contenant dans les effluents industriels
New layered double hydroxides (LDHs) CoFe-Ac, CoNiFe-Ac, ZnNiFe-Ac and ZnCoFe-Acwith MII/MIII molar ratio of 3, and acetate ions in the interlayer region have been preparedusing forced hydrolysis of acetate metallic salts in a polyol medium. The structure,morphology and properties of as-prepared product were investigated by X-ray Diffraction(XRD), FT-IR Spectroscopy, elemental analysis, transmission Electron Microscopy (TEM),Scanning Electron Microscopy (SEM), thermal analysis (DTA, TGA) and V-visibleSpectroscopy: showed that these nanocomposites present the typical features of hydrotalcitelikestructure, exhibit a turbostratic character and the intercalation of acetate anions into theinterlayer domain has been successfully done, giving an interlayer spacing value of 12.70,12.47, 13.64 and 14.69 Å for CoFe-Ac, CoNiFe-Ac, ZnNiFe-Ac and ZnCoFe-Acrespectively.We can note that there is some difference between the interlayer spacing for all synthesizedphases. That can be explained by the arrangement of inserted species (anions + water) indifferent orientation in the interlayer domain.57Fe Mössbauer spectrometry allows concluding the presence of Fe3+ cations which occupyoctahedral sites and confirming the absence of Fe2+ in the as-prepared compounds.In order to check the capacity of our materials synthesized in polyol medium to exchange theacetate anions inserted in their interlamellar space, anionic exchange in aqueous medium waseffected for CoFe-Ac compound as à model of synthesized LDH. All the physicochemicalmethods of analysis (DRX, IR, ATD/ATG and elemental analysis) carried out on the materialCoFe- Ac /EC (exchanged). The comparison with a lamellar phase containing oFeCO3/Asynthesized in aqueous medium, show a layered double hydroxide compound with aturbostratic disorder, and a new interlamellar distance d003 = 7.67Å which correspondsperfectly with the presence of the carbonate anions and the water molecules in the interfeuilletfield.In the second part of this study, we are interested to examine the capacities of these kinds ofmaterials for the adsorption of an anion dye benzopurpurine-4B-. The adsorption of direct red2 by CoFe-Ac, CoNiFe-Ac LDHs has been examined in order to measure the capability ofthis new organic/inorganic nanomaterial to eliminate this highly toxic azoic class of anionicdyes from wastewater. The sorption capacities of LDHs for Benzopurpurine4B are also compared with those of other adsorbents : CoFe- Ac /Ec, CoFeCO3/A (synthesized in aqueous medium), Mg-Al-CO3/A and its calcined product at 500°C “Mg-Al-500”. The quantity of dye eliminated was found to depend on contact time, pH, initial concentration of dye and heating temperature. The thermodynamic parameters ΔG°, ΔH° and ΔS° werecalculated to predict the nature of adsorption. Results suggested that the Benzopurpurine 4B adsorption on different compounds was a spontaneous and endothermic process. Adsorption kinetic data were tested using pseudo-first order, pseudo-second order, Elovitch’sequation and intra-particle diffusion models. Kinetic studies for all cases showed that the adsorption followed a pseudo-second order reaction. Studies revealed that intra-particle diffusion played an important role in the mechanism of dye adsorption by MgAl-500. Theequilibrium data were analyzed using Langmuir, Freundlich, Tempkin, Elovitch, Dubinin-Radushkevich, Redlich-Peterson and Toth isotherm models. [...] Taking these results into account, we can conclude that prepared LDHs by forced hydrolysis in a polyol medium can be used successfully in the removal of anionic dyes from aqueous solutions

Les effluents industriels sont constitués de molécules de natures très diverses, plus ou moins réfractaires aux classiques traitements biologiques. Les normes de rejets évoluant régulièrement vers des contraintes de plus en plus sévères, il semble aujourd'hui nécessaire de proposer des solutions complémentaires pour atteindre de hauts rendements d'épuration. Le premier procédé mis en oeuvre dans ce travail est l'adsorption sur charbon actif. Le caractère novateur de cette technique se situe dans l'utilisation de charbons actifs fabriqués à partir de boues de stations d'épuration d'eaux usées. La seconde méthode est un procédé hybride innovant combinant adsorption et photocatalyse avec TiO2. Les eaux industrielles ciblées sont les effluents colorés, représentés par la tartrazine, et les effluents phénolés représentés par le phénol, l'acide p-hydroxybenzoïque, le p-chlorophénol er le p-nitrophénol. Pour traiter par adsorption les eaux chargées en phénols, plusieurs charbons actifs commerciaux et six charbons de boues ont été utilisés. Il ressort de cette première étude que, malgré leurs faibles surfaces spécifiques, certains charbons de boues présentent des performances très satisfaisantes. Le procédé séquentiel combinant adsorption et photocatalyse a été réalisé avec plusieurs matériaux: un tissu Ahlstrom contenant du charbon et du TiO2, un charbon actif avec dépôt de TiO2 par MOCVD puis un mélange de charbon actif et TiO2 en poudre. Des résultats prometteurs ont été obtenus pour dégrader la tartrazine, en particulier avec le TiO2 déposé sur charbon actif montrant que la proximité de sites d'adsorption et photocatalytique améliore les performances de l'oxydation
In order to explore a new sequential process for water treatment its two steps, adsorption on activated carbon and in situ photocatalytic oxidative regeneration, were investigated successively. Several commercial activated carbons (AC) and sewage sludge based activated carbons (SBAC) were tested with several phenols and one dye as pollutants. Despite low BET surface SBAC exhibits convenient adsorption properties. Photocatalysis on TiO2 was carried out with several materials to achieve activated carbon adsorption- egeneration process: a multilayer tissue with fixed granular AC and TiO2 on a sheet, a composite with TiO2, CVD deposited on AC, and AC-TiO2 powder mixture for comparison. Promising results were obtained especially with TiO2 deposited on AC proving the vicinity of adsorption and photocatalytic sites to be beneficial

La présence de groupe carboxyl à la surface de fibre dans cellulose est la grande importance dans l'industie papetière. Dans notre travail, le phénomène de l'adsorption de bleu méthylène dans la suspensions des trois pâtes par UV-Visible spectroscopie sont étudiés. Ces résultats de non raffinage et raffinage des pâtes à trois niveaux de raffinage. Nous, nous avons choisi l'eucalyptus blanchi, résineux de Tarascon et cotton linter comme les pâtes échantillons. Ces résultats sont comparés. L'autre méthode telle que potentiel zêta éudie pour mieux comprendre ce phénomène.