Developpement de materiaux innovants hybrides a base zirconium et d'oxyhydroxides

Abstract

L’objectif essentiel de ce travail est l’élaboration de nouveaux catalyseurs à base d’(oxy)hydroxydes de fer (goethite et/ou HFO) et de zirconium avec différents rapports en utilisant la méthode de co-précipitation. L’application est orientée dans l’étude de l'oxydation catalytique du 4-nitrophénol et naphtalène en catalyse hétérogène, en présence de peroxyde d'hydrogène H2O2. L’oxydation est effectuée dans des conditions normales de température et de pression en systèmes continus et discontinus. Les catalyseurs choisis sont transformés en grains à partir de procédé de la granulation humide à haut taux de cisaillement et encapsulés sous forme de billes gélifiées de différentes formulations et tailles. Les matériaux préparés sont caractérisés par les méthodes de DRX, MEB et IRTF afin de déterminer la structure, la morphologie et les liaisons entre les molécules respectivement. Les performances catalytiques des catalyseurs ont été évaluées dans les réactions de dégradation du 4-nitrophénol et du naphtalène en systèmes monocomposés simples et en mélanges binaires. En systèmes monocomposés simples et pour toutes les formes de catalyseurs utilisées (poudres, grains et billes gélifiées), l'activité catalytique s’est avérée plus importante dans les milieux neutres que dans les milieux acides et basiques. La conversion de 4-NP est optimale pour des temps allant de 90 jusqu'à 150 minutes et des concentrations de l’ordre 11mg/L. Pour le naphtalène, l'activité est plus importante pour les milieux acides pour des concentrations de l’ordre de 17 mg/L. Les meilleurs catalyseurs dégradant les deux micropolluants sont ceux à base d’HFO (HFO 75%Zr + 25%Fe). L’application en mélanges binaires des couples (NAP/4-NP) et (4- NP/NAP) de différents rapports massiques a montré de meilleures conversions de 91,75% en milieu acide et 79,62% en milieu basique. En systèmes continus sur des lits fixes et pour des faibles débits, les résultats des tests catalytiques montrent globalement que les temps de percée et de saturation augmentent avec l’augmentation de la hauteur du lit.