Développement de nouveaux systèmes catalytiques, à base de Cendres volantes et Dolomite, pour l’oxydation avancée, CWPO, des colorants textiles

Abstract

Au cours de cette étude, nous avons cherché à développer de nouveaux systèmes catalytiques hétérogènes, et évaluer leurs performances pour l‘élimination des colorants textile, séparément ou en solution binaire et ternaire, dans le cadre du procédé d‘oxydation catalytique par voie humide utilisant le peroxyde d‘hydrogène. Ce procédé employant le H2O2 comme oxydant, présente l‘avantage de générer des radicaux hydroxyles hautement actifs, capables d‘oxyder n‘importe quelle molécule organique jusqu‘au stade ultime d‘oxydation, tout en respectant l‘environnement. La première phase de ce travail implique la préparation de neuf séries de catalyseurs solides à base de cuivre ou de fer par la méthode d‘imprégnation par voie humide. La particularité de cette étape tient à la valorisation d‘un sous-produit de la centrale thermique de Jorf Lasfar, appelé les Cendres Volantes, pour de la synthèse de nos matériaux catalytiques. L‘analyse morphologique et structurale des cendres volantes brutes et des trois catalyseurs les plus performants a été réalisée par deux techniques instrumentales, la diffraction des rayons X (DRX) et la microscopie électronique à balayage (MEB). En tant que substances persistantes, toxiques et largement utilisées en industrie textile, les trois colorants synthétiques, Rouge direct 28, Noir à mordant 11 et Violet basic 3, présentent un danger sérieux vis-à-vis de l‘écosystème aquatique. Par conséquent, l‘activité des trois catalyseurs 7,5Cu-CV, 5Cu.3Fe-CV et 4Fe-CV a été examinée lors de la dégradation des trois polluants organiques RD28, NM11 et VB3, respectivement. Ensuite, l‘influence de certains paramètres expérimentaux tels que la dose du catalyseur, sa teneur en métal, les concentrations initiales du colorant et de l‘oxydant, le pH du milieu et la température de réaction a été étudiée. De manière significative, les systèmes utilisés révèlent une efficacité exceptionnelle, une sélectivité positive et une stabilité satisfaisante qui peut être améliorée. Ainsi, dans les conditions optimales, les taux d‘abattement ont dépassé les 95 %. Les résultats obtenus montrent que l‘oxydation catalytique est davantage impactée par le type de catalyseur, la dose de l‘oxydant et le pH du milieu. L‘oxydation catalytique de trois systèmes contenant des mélanges de polluants a été étudiée en appliquant la méthode des plans d‘expérience. Un plan factoriel complet à trois niveaux permet la modélisation du procédé du traitement et montre l‘effet des paramètres principaux et des interactions entre eux. En outre, les résultats enregistrés montrent que le taux d‘abattement maximum, du mélange RD28/NM11, nécessite l‘utilisation du catalyseur bimétallique 5Cu.Fe-CV, en ajoutant 40,74 mmol de H2O2 et en mettant le milieu réactionnel à pH 5. Le même catalyseur révèle le meilleur taux d'abattement pour le mélange RD28/NM11/VB3 à un pH plus faible (pH 3) avec l'ajout de seulement 32,46 mmol de H2O2. Tandis que le taux d‘abattement maximal du mélange RD28/VB3, entraine l‘application du catalyseur monométallique 7,5Cu-CV à pH 11 et en ajoutant aussi 32,46 mmol de H2O2.