Etude, synthèse et caractérisations des catalyseurs hétérogènes à base d’argile. Application à la dégradation efficace des colorants par POA

Abstract

La dégradation du colorant azoïque, le Congo-Red (CR), a été étudiée par trois types de processus d'oxydation avancée (POA): le Fenton hétérogène, la photocatalyse et le photo-Fenton (hybride). Pour cela, des catalyseurs basés sur la montmorillonite K10 ont été synthétisés. Le support a été modifié par deux molécules organiques (APTES et tryglicine) et complexé avec différents métaux (Ni, Co, Cu, Fe) via une réaction en plusieurs étapes. L'efficacité de la réaction à chaque étape de la synthèse a été confirmée en utilisant les mesures BET (surface spécifique / volume des pores), les mesures de diffraction des rayons X sur poudre (XRD), spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), l’analyse thermique gravimétrique (ATG), la microscopie électronique à balayage MEB-EDX et la spectroscopie d’absorption atomique (SAA). Les résultats obtenus après les tests catalytiques montrent que le catalyseur K10-APTES-3Gly-Fe est le plus efficace pour la dégradation du Rouge Congo par le procédé Photo-Fenton, ceci a été conclu grâce au bon rendement obtenu: 97 % après 90 min de réaction. Afin de trouver les conditions optimales pour la dégradation du Congo-Rouge en utilisant le processus hybride pour le catalyseur K10-APTES-3Gly-Fe, un plan factoriel complet a été établi. Pour cela, quatre facteurs ont été choisis pour construire un plan factoriel complet à deux niveaux notés 24, où les facteurs étudiés sont : La masse du catalyseur (X1), le volume en H2O2 (X2), le pH (X3), et le temps de réaction (X4). Le facteur de corrélation R2 entre les valeurs expérimentales et prédites par l'expression polynomiale pour la dégradation de la CR était supérieur à 98 %. L’efficacité optimale de dégradation du CR était de 99,97 %, sous les conditions suivants : Masse catalyseur = 0,033 g, VH2O2 = 0.036mL, pH = 10, temps = 1 h. Nous avons appliqué ces conditions optimales dans des tests catalytiques pour la dégradation de trois colorants à savoir : Rouge Congo et le Méthyle Orange et Bleu de Méthylène et cela sous irradiation solaires, une meilleure activité du catalyseur était observée dans la dégradation du Bleu de Méthylène (97 % après 2h de réaction).