Synthèses et caractérisations des oxydes de manganèse déposés en couches minces par voie électrochimique : application à la dépollution des effluents industriels chargés en colorants organiques

Synthesis and characterization of manganese oxides deposited as thin layers by electrochemistry : application to the treatment of industrial effluents loaded with organic dyes

• Auteur / Autrice : Manel Zaied Salem
• Direction : Nizar Bellakhal, Annie Chaussé
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie Analytique
• Date : Soutenance le 11/05/2012
• Etablissement(s) : Evry-Val d'Essonne en cotutelle avec Université de Tunis El Manar
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Ingénierie (Evry ; 2008-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire analyse et modélisation pour la biologie et l'environnement (Evry, Essonne)
• Jury : Président / Présidente : Mohamed Dachraoui
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Latifa Bergaoui, Stéphane Bach

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électrochimie

Déchets industriels -- Élimination

Colorants

Mots clés libres

Birnessite

Résumé

La pollution par les colorants est un problème majeur de l’environnement dans de nombreux pays, et c’est pourquoi, cette thèse avait pour objectif principal de tester les potentialités de la birnessite pour dégrader des colorants organiques. Dans un premier temps, nous avons déterminé les conditions opératoires adéquates pour obtenir des couches minces de birnessite Mn7O13 pure, avec une bonne reproductibilité de synthèse. La bonne réactivité spontanée de ces couches pour la dégradation et la minéralisation des colorants phénothiaziniques (Bleu de Méthylène, Azure A, Azure B, Azure C, Thionine), dans des conditions douces, a été démontrée. Cette dégradation se fait via une réaction de N-déméthylation suivie par une étape d’adsorption de la thionine qui est ensuite minéralisée en ions ammonium et nitrate. Leur réactivité spontanée est plus efficace pour la dégradation et la minéralisation de l’Indigo Carmine. Sans aucune étape d’adsorption de composé intermédiaire, il est possible de réutiliser les échantillons sans apport d'énergie. L’activation électrochimique a amélioré considérablement leur efficacité pour la dégradation des colorants phénothiaziniques, par l’absence de l’étape d’adsorption de la thionine, par rapport à la réactivité spontanée. En plus de leurs faibles besoins énergétiques, les échantillons de birnessite apparaissent très prometteurs au vu de leur efficacité prouvée lors des interactions réalisées dans une cellule à circulation de solution en flux continu. La birnessite en couche mince est un matériau très intéressant pour le développement d'une méthode simple et écologique appliquée au traitement des eaux usées chargées en colorants.

Pollution of dyes is a great problem of the environment in many countries that is why the main objective of this thesis was to test the potential of birnessite to degrade organic dyes. Initially, we determined the adequate experimental conditions to obtain thin layers of pure birnessite Mn7O13, with good reproducibility of synthesis. The good spontaneous reactivity of these layers to degrade and mineralize phenothiazine dyes (Methylene Blue, Azure A, Azure B, Azure C, Thionine), under mild conditions, was demonstrated. This degradation is via a reaction of N-demethylation followed by an adsorption step of Thionine, which is then mineralized into ammonium and nitrate ions. Their spontaneous reactivity is more effective for the degradation and mineralization of Indigo Carmine. Without the adsorption step of an intermediate compound, it is possible to reuse these samples without energy supply. The electrochemical activation of the layers of birnessite has significantly improved their efficiency for the degradation of phenothiazine dyes, by the absence of the adsorption step of the Thionine, compared to their spontaneous reactivity. In addition to their low energy requirement, the thin layers of birnessite appear very promising because their proven efficacy in interactions carried out in a cell with a continuous flow of solution. The birnessite thin film is a very interesting material for the development of a simple and ecological method applied to the treatment of waste water loaded with dyes.