Valorisation des biodéchets par l'élaboration des matériaux catalytiques pour le traitement des polluants organiques : coagulation-floculation, Electro-Fenton, Fenton

Abstract

Les colorants sont des composés essentiels utilisés dans diverses industries, telles que les textiles, l'imprimerie, les cosmétiques et l'alimentation, pour répondre à l'augmentation démographique et à la modernisation. La plupart de ces colorants sont stables à la photolyse et résistants à la dégradation microbienne, ce qui les rend difficilement biodégradables. Dans cette étude, trois procédés de traitement utilisant des matériaux naturels disponibles au Maroc ont été appliqués pour dépolluer les eaux usées des textiles. Le procédé de coagulation-floculation a montré une efficacité de 90.34 % et de 69.46 % dans l'élimination de la turbidité et de la décoloration des eaux usées textiles, respectivement. De plus, la sciure de bois et la coquille d'amande ont été préparées par la méthode de carbonisation hydrothermale (CHT). Ensuite, les catalyseurs hétérogènes (hydrochar) à base de sciure de bois ont été synthétisés en imprégnant ces hydrochars avec des sels de fer (FeSO4·7H2O), puis en les soumettant à un traitement hydrothermique à 200 °C pendant 3 heures. Le deuxième catalyseur bimétallique a été synthétisé en dopant les ions Fe2+ et Cu2+ par une méthode de carbonisation hydrothermale, suivie d'une pyrolyse à 500 °C pendant 2 heures. Les performances catalytiques des différents catalyseurs synthétisés ont été évaluées pour la dégradation et l'élimination du méthyl orange (MO) par le procédé de Fenton hétérogène. Les caractéristiques physico-chimiques des divers catalyseurs synthétisés (contenu en fer et en cuivre, texture poreuse, microstructure et morphologie) ont été étudiées et corrélées à leurs performances d'élimination du méthyl orange. Les résultats indiquent que le taux de dégradation du méthyl orange par le procédé Fenton hétérogène est de 98.97 % avec les catalyseurs bimétalliques (FeCu-HC), tandis qu'il atteint 92.45 % avec les catalyseurs monométalliques (5%Fe-HC). De plus, le procédé Electro Fenton, qui utilise deux électrodes (graphite de carbone et acier inoxydable) pour initier des réactions électrochimiques, a permis de dégrader avec succès 94.90 % du colorant méthyl orange. L'application de la conception des plans d'expériences, couplée à la méthodologie de surface de réponse (MSR), a été utilisée avec succès pour étudier les effets des différentes variables et optimiser le taux de décoloration. Les catalyseurs hétérogènes de Fenton (5%Fe@HC, FeCu-HC) ont démontré une excellente stabilité sur plusieurs cycles, avec une faible lixiviation des métaux. Ces résultats suggèrent que le 5%Fe@HC et le FeCu-HC sont deux catalyseurs prometteurs pour la dégradation du méthyl orange, ouvrant ainsi la voie au développement d'autres catalyseurs peu coûteux, rentables et efficaces pour le traitement des eaux polluées.