Application du procédé photo Fenton assisté par lumière solaire pour le traitement des eaux colorées

Abstract

Résumé Ce mémoire porte sur l’étude de la dégradation du colorant synthétique Noir Eriochrome T (NET) dans l’eau à l’aide de deux procédés d’oxydation avancée : le Fenton et le photo-Fenton solaire. Ces méthodes reposent sur l’activation du système H₂O₂/Fe²⁺ conduisant à la formation de radicaux hydroxyles (•OH), des oxydants très puissants capables d’attaquer et de minéraliser les polluants organiques. L’étude a permis d’optimiser les principaux paramètres opératoires, notamment le pH, la concentration en fer ferreux, en peroxyde d’hydrogène et en colorant. Sous les conditions optimales (pH = 3, [Fe²⁺] = 4 mg/L, [H₂O₂] = 10⁻² M, [NET] = 100 mg/L), le procédé de Fenton a atteint 75 % de dégradation en 90 minutes. En comparaison, le procédé photo-Fenton solaire, grâce à l’apport énergétique de la lumière qui régénère le fer ferreux, a montré une efficacité supérieure, atteignant 90 % de dégradation en un temps plus court. La comparaison des deux techniques met en évidence l’apport significatif de l’irradiation solaire dans l’amélioration de la cinétique et du rendement de dégradation. Les résultats obtenus confirment ainsi le potentiel de ces procédés pour le traitement des effluents colorés, en particulier dans le cas des eaux contaminées par le Noir Eriochrome. Abstract This thesis focuses on the degradation of the synthetic dye Eriochrome Black T (NET) in water using two advanced oxidation processes: Fenton and solar photo-Fenton. These methods rely on the activation of the H₂O₂/Fe²⁺ system, which generates hydroxyl radicals (•OH), highly reactive species capable of oxidizing and mineralizing organic pollutants. Operational parameters such as pH, ferrous ion concentration, hydrogen peroxide dosage, and dye concentration were optimized. Under optimal conditions (pH = 3, [Fe²⁺] = 4 mg/L, [H₂O₂] = 10⁻² M, [NET] = 100 mg/L), the Fenton process achieved 75% degradation in 90 minutes. In contrast, the solar photo-Fenton process, enhanced by light-induced regeneration of Fe²⁺, showed higher efficiency, reaching 90% degradation in a shorter time. The comparison of both processes highlights the beneficial role of solar irradiation in improving degradation kinetics and overall treatment performance. The results confirm the strong potential of these methods for removing Eriochrome Black T from contaminated waters. ملخّص تتناول هذه المذكرة دراسة تحلل الصبغة الصناعية أسود إريوكروم T (NET) في الماء باستخدام أسلوبين من أساليب الأكسدة المتقدمة: فنتون وفنتون الضوئي الشمسي. تعتمد هذه الطرق على تنشيط نظام H₂O₂/Fe² مما يؤدي إلى تكوّن ⁺ جذور هيدروكسيل (• OH )، وهي مؤكسدات شديدة الفاعلية قادرة على مهاجمة الملوثات العضوية وتمعدنها. جرى تحسين أهم المعاملات التشغيلية، وهي: الدرجة الحمضية، وتركيز الحديد الثنائي، وجرعة فوق أكسيد الهيدروجين، وتركيز الصبغة. في ظل الظروف المثلى ( pH = 3، [Fe²⁺[ = 4 mg/L [HO] = 10² M [NET] = 100 mg/L )، بلغ تحلل فنتون 75 % في 90 دقيقة. في المقابل، أظهر فنتون الضوئي الشمسي كفاءة أعلى، إذ بلغ نسبة التحلل 90 % في زمن أقصر. كشفت المقارنة بين الأسلوبين عن الدور المهم للإشعاع الشمسي في تحسين كينيات ومردود التحلل. تؤكد النتائج المتحصل عليها الإمكانات الكبيرة لهذه الأساليب في معالجة المياه الملوّثة بصبغة أسود إريوكروم.