Etude de l'élimination du phénol en milieu aqueux par procédés d'adsorption et oxydation catalytique

Abstract

L’impact de l’augmentation de la toxicité des eaux chargées en micropolluants organiques tels que les phénols et ses conséquences sur l’environnement stimule la recherche sur des méthodes viables pour préserver notre écosystème et lutter contre sa pollution et sa dégradation. L’adsorption et l’oxydation catalytique restent les plus prometteuses techniques visées par les chercheurs pour traiter les effluents organiques. C’est pourquoi le présent travail de recherche consiste à étudier l’élimination du phénol en milieu aqueux par adsorption et deux procédés d’oxydation avancés : oxydation en voie humide catalysée (OVHC) par H2O2 en présence des catalyseurs (cuivre et cobalt) supportés et oxydation par photocatalyse par le système UV/TiO2. Plusieurs techniques d’analyses physicochimiques ont été sollicités (XPS, DRX, DRS, FRX, IRTF, MET, MEB, TG-DSC et surface spécifique de BET). L’adsorption du phénol sur la pyrophyllite brute et traitée par l’acide HCl a été étudiée. Le traitement acide a un effet positif sur la surface spécifique et la capacité d’adsorption du phénol de la pyrophyllite. Les paramètres physicochimiques (masse d’adsorbant, concentration initiale du phénol, pH, vitesse d’agitation et température) ont bien influencé le processus d’adsorption. En outre, une étude de modélisation, cinétique et thermodynamique ont permet d’apporter plus d’informations sur le comportement du système phénol/pyrophyllite. Nous avons préparé des catalyseurs hétérogènes par imprégnation dont le cuivre et le cobalt représentent les phases actives. Les deux métaux ont été supportés sur l’argile brute et sur l’argile zéolitisée par traitement alcalin en utilisant NaOH comme agent minéralisant. Les catalyseurs supportés sur la zéolite hydroxysodalite synthètisée Na8[AlSiO4]6(OH)2.4H2O ont montré une bonne activité catalytique par rapport à ceux supportés sur l’argile brute, leur présence provoque une dégradation totale du phénol par H2O2 sans toxicité et avec une bonne minéralisation sous les conditions optimales des paramètres physicochimiques (pH, température, masse du catalyseur et concentration du H2O2) déterminées à l’aide de la méthodologie des plans d’expériences en utilisant le plan composite centré. La méthode sol-gel a été utilisée pour préparer des photocatalyseurs nanocomposites pyrophylliteTiO2 en utilisant le tétrabutoxyde de titane (IV) comme précurseur. Ces photocatalyseurs montrent une activité photocatalytique performante sous irradiation UV en comparaison avec les oxydes de titane purs choisis comme références, ECT1023t et Aeroxide P25. La photodégradation en présence de 1,5%Ag/PTi750, nanocomposite dopé par l’argent et calciné à 750°C, montre une dégradation totale du phénol aux conditions limites des paramètres physicochimiques (pH, masse du photocatalyseur et concentration du H2O2) avec une bonne minéralisation et un faible taux de toxicité.