Optimisation de la dégradation d’un colorant par Sono Fenton en utilisant un plan factoriel complet.

Abstract

Résumé Ce travail porte sur l’élimination du Cristal Violet (CV) en milieu aqueux par le procédé Sono‑Fenton hétérogène utilisant des nanoparticules de fer (FeNPs) synthétisées par voie biologique. Le catalyseur a été caractérisé par différentes techniques analytiques, notamment la détermination du point de charge nulle et la diffraction des rayons X. L’influence des principaux paramètres opératoires (pH, concentration du colorant, concentration en H₂O₂, dose du catalyseur et temps de réaction) a été évaluée à l’aide d’un plan factoriel complet. Les résultats ont montré une efficacité élevée avec un rendement d’élimination de 97,73 %. Les essais de réutilisation ont révélé une diminution progressive de l’activité catalytique, atteignant 62,3 % après cinq cycles. Les tests réalisés sur des eaux réelles ont confirmé la performance du procédé, l’eau de mer présentant la cinétique de dégradation la plus rapide avec près de 100 % d’élimination en moins de 20 minutes, tandis que les eaux de surface et distillée ont dépassé 95 %. Ces résultats démontrent l’efficacité et la stabilité du système Sono‑Fenton pour le traitement Abstract This study investigates the removal of Crystal Violet (CV) from aqueous media using a heterogeneous Sono‑Fenton process catalyzed by biosynthesized iron nanoparticles (FeNPs). The catalyst was characterized through various analytical techniques, including point of zero charge determination and X‑ray diffraction analysis. The effects of key operating parameters, namely pH, dye concentration, hydrogen peroxide concentration, catalyst dosage, and reaction time, were evaluated using a full factorial experimental design. The process achieved a high dye removal efficiency of 97.73%. Reusability tests revealed a gradual decline in catalytic performance, reaching 62.3% after five successive cycles. Experiments conducted on real water samples confirmed the effectiveness of the process, with seawater exhibiting the fastest degradation kinetics and achieving nearly 100% removal within less than 20 minutes, while surface and distilled water showed removal efficiencies exceeding 95%. These findings highlight the efficiency and stability of the FeNPs‑based Sono‑Fenton system as a promising technology for the treatment of dye‑contaminated wastewater. الملخص يتناول هذا العمل ازالة صبغة الكريستال البنفسجي من الوسط المائي باستعمال عملية الفنتون الصوتية غير المتجانسة المعتمدة على جسيمات الحديد النانوية المحضرة بطريقة التخليق الحيوي .وقد تم توصيف المحفز باستخدام عدة تقنيات تحليلية من بينها تحديد نقطة الشحنة الصفرية وحيود الاشعة السينية.تم تقييم تاثير اهم العوامل التشغيلية والمتمثلة في الاس الهيدروجيني ,تركيز الصبغة,وجرعة المحفز وزمن التفاعل وذلك بالاعتماد على التصميم العاملي الكامل.واظهرت النتائج كفاءة عالية للعملية حيث بلغ مردود العملية 97.73 بالمئة كما بينت اختبارات اعادة استخدام المحفز انخفاظا تدريجيا في نشاطه التحفيزي ليصل مردود الازالة الى 62.3 بالمئة بعد خمس دورات متتالية .واكدت التجارب المنجزة على مياه حقيقية فعالية العملية حيث اظهرت مياه البحر اسرع حركية للتحلل مع تحقيق نسبة ازالة تقارب 100 بالمئة في اقل من 20 دقيقة , في حين تجاوزت نسب الازالة 95 بالمئة في كل من المياه السطحية والمياه المقطرة.و تبرهن هذه النتائج فعالية واستقرار نظام الفنتون الصوتية في معالجة المياه الملوثة بالاصباغ العضوية .