memoire khamla Nassim

Mémoire présenté en vue de l’obtention
du diplôme de Master en : Génie des Procédés
Option : Génie de l’environnement
couplage coagulation-floculation suivi par l’adsorption
sur charbon actif pour élimination du Zinc (II) chargée
dans l’eau saumâtre
Présenté par :
KHAMLA nassim
Devant le jury composé de :
Président : Dr BENDJAOUAHDOU Chawki
Encadreur : MrFADHAL Ammar
Examinateur :MrCHABBI Rachid
Promotion Juin 2015
ﺔﯿﺒﻌﺸﻟا ﺔﯿطاﺮﻘﻤﯾﺪﻟا ﺔﯾﺮﺋاﺰﺠﻟا ﺔﯾرﻮﮭﻤﺠﻟا
République Algérienne Démocratique et Populaire
ﻲﻤﻠﻌﻟا ﺚﺤﺒﻟا و ﻲﻟﺎﻌﻟا ﻢﯿﻠﻌﺘﻟا ةرازو
Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique
Université Mohamed Khider –Biskra
Faculté des Sciences et de la technologie
Département :Chimie Industrielle
ةﺮﻜﺴﺑ ﺮﻀﯿﺧ ﺪﻤﺤﻣ ﺔﻌﻣﺎﺟ
ﺎﯿﺟﻮﻟﻮﻨﻜﺘﻟا و مﻮﻠﻌﻟا ﺔﯿﻠﻛ
ﻢﺴﻗ:ﺔﯿﻋﺎﻨﺼﻟا ءﺎﯿﻤﯿﻜﻟا

SOMMAIRE
SOMMAIRE :
Introduction générale………………………………………………………………………….. 01
CHAPITRE I :
Les eaux saumatre et les meteaux lourd
I. Introduction…………………………………………………………………………...…03
I.1. L’eau saumâtre……………………………………………………………………...…03
I.2. pollution des eaux par metaux lourds………………….………………….…………03
I.3. Généralité sur les métaux lourds…………………………………………………......05
I.3.1. Définition ……………………………………………………………………….…...05
I.3.2. Les origines des métaux lourds………………………………………….…...……..06
I.3.2.1.Origine naturelle…………………………………………………………...……... 06
I.3.2.1.1.Les roches primaires……………………………………………………..…….. 06
I.3.2.1.2.Les roches de la zone d’oxydation……………………………………..…..……07
I.3.2.1.3.Les sols……………………………………………………………………………07
I.3.2.2.Origine anthropique ……………………………………………………..…..……08
I.3.2.2.1. L’industrie…………………………………………………………………...…. 08
I.3.2.2.2. Les transports……………………………………………………………..……..08
I.3.2.2.3. L’agriculture……………………………………………………………...……...09
I.3.2.2.4. Les décharges de déchets ménagères…………………………………….......... 09
I.3.2.2.5 Les exploitations minières ………………………………………….……………09
I.3.2.2.6. Corrosion des canalisations……………………………………………..…….…09
I.3.3. La toxicité des métaux lourds………………………………………………….……10
I.4. Le Zinc…………………………………………………………………………….…….10
I.4.1. Généralités et sources………………………………………………………………..10
I.4.2-Définition……………………………………………………………………….……..12

SOMMAIRE
I.4.3. Les propriétés chimiques……………………………………………………….…...13
I.4.4.L impact de zinc sur la santé humaine………………………………………..……..14
I.4.5. L’impact de zinc sur l’environnement………………………………………………14
I.5.Les procédés d'élimination des métaux lourds…………………………………......…15
I.5.1 Procédés chimiques……………………………………………………………......…15
I.5.1.1 Précipitation des hydroxydes métalliques………………………………..………..15
I.5.1.2 Les procédés d’oxydation classique……………………………………………..…15
I.5.1.3 Les procédés d’oxydation avancée (POA)………………………………………....15
I.5.2. Procédés physicochimiques………………………………………………………..…16
I.5.2.1 La coagulation-floculation………………………………………………………..…16
I.5.2.2 Les techniques membranaires…………………………………………………..…..17
I.5.2.3. L’échange d’ions………………………………………………………………..…..18
I.5.2.4 L’adsorption……………………………………………………………………..…..19
I.6. Principaux avantages et inconvénients des procédés……………………………….19
I.6.1 Principaux avantages et inconvénients des procédés chimiques…………………..19
I.6.2 Principaux avantages et inconvénients des procédés physicochimiques ……….....20
Conclusion…………………………………………………………………………………..22
CHAPITRE II :
adsorption et coagulation -floculation
II . Généralité sur l'adsorption…………………………………………………………..…23
II.1. Historique…………………………………………………………………………..…..23
II.2.Définition……………………………………………………………………………..…23
II.2. Les diffirents types d’adsorption……………………………………………….…... 24
II.2.1.L’adsorption physique (physisorption)………………………………………….…24
II.2.2. L’adsorption chimique (chimisorption)…………………………………………... 24

SOMMAIRE
II.3.Mécanisme et cinétique d’adsorption……………………………………………...….25
II.4.Facteurs influençant le phénomène d’adsorption…………………………….…….. 26
II.5.Equilibre d’adsorption…………………………………………………………...…….27
II.5.1.Classification des isothermes d’adsorption…...........................................................27
II.5.1.1.Isothermes du type S…………………………………………………………….…27
II.5.1.2.Isothermes du type L………………………………………………………………28
II.5.1.3.Isothermes du type H…………………………………………………………...….28
II.5.1.4.Isothermes du type C………………………………………………………………28
II.5.2 . Modélisation des isothermes ………...……………………………………………..29
II.5.2.1.Les modèles de Freundlich………………………………………………………...29
II.5.2.1.1.Le modèle simple de Freundlich……………………………………………...…29
II.5.2.1.2.Le modèle modifié de Freundlich pour l’adsorption compétitive………….....29
II.5.2.2.Le modèle de Langmuir………………………………………………………..….30
II.5.2.3.Modèle de Temkin……………………………………………………………...….31
II.6.Cinétique d’adsorption…………………………………………………..………..…. 31
II.7.Adsorption sur charbon actif……………………………………………………...….34
II.8. Les charbons actifs………………………………………………………………..….34
II.9.Différentes formes du charbon actif…………………………………………………35
II.9.1.Le charbon actif extrudé…………………………………………………….……...35
II.9.2.Le charbon actif en poudre (CAP)………………………………………….….…..35
II.9.3.Le charbon actif en grain (CAG)………………………………………….…….…35
II.10.Structure du charbon actif …………………………………………………….…...36
II.10.1.Texture du charbon actif……………………………………………………....…36
II.11.Caractéristiques des charbons actifs………………………………………….……36
II.12.Cinétique et processus d'adsorption……………………………………..……...…37
II.13.Utilisations du charbon actif……………………………………………..…….…...37

SOMMAIRE
II.13.1Médecine……………………………………………………………………….…37
II.13.2Agroalimentaire……………………………………………………………….…38
II.13.3.Industrie chimique…………………………………………………………..…..38
II.14.La coagulation-floculation …………………………………………………….…39
II.14.1. Définition……………………………………………………………………..…39
II.14.2.But de la coagulation –floculation…………………………………………..…39
II.14.3.Mécanisme de la coagulation……………………………………………...……40
II.14.3.1.Compression de la couche diffuse……………………………………………40
II.14.3.2.Adsorption et neutralisation des charges……………………………..…......41
II.14.3.3.Emprisonnement des particules dans un précipité…………………...…......41
II.14.3.4.Adsorption et pontage……………………………….…………………..……42
II.14.4.Réactifs utilisés en coagulation……………………………………………..… 43
Chapitre III
partie experimentale
III.1.Introduction……………………………………………………………………….44
III.2.Caractérisation du charbon actif ………………………………………...……..44
III.3.Paramètres physico-chimiques du Zinc…………………………………....……44
III.4.Matériels et méthodes……………………………………………………….……45
III.4.1.Matériels………………………………………………………………………...45
III.4.1.1. Les matériels utilisés ………………………………………………….…….45
III.4.1.2. Les produits utilisés……………………………………………………….…45
III.4.2.Les Méthodes ……………………………………………………………….….45
III.4.2.1.Préparation des solutions du zinc ………………………………….………45
III.4.2.2. Procédure de l’adsorption …………………………………..……………...46