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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE MOULOUD MAMMERI TIZI OUZOU FACULTE DES SCIENCES DEPARTEMENT DE CHIMIE Thèse de Doctorat en Sciences Spécialité : Chimie Option : Chimie de l’Environnement Présentée par Mme BOUCHERIT Nabila THEME : Soutenu devant le jury composé de : Mr. LOUNICI Hakim Professeur Université de Bouira Président Mr. HOUALI Karim Professeur Université de Tizi-Ouzou Examinateur Mr. MEZIANE Smail Professeur Université de Tizi-Ouzou Examinateur Mr. DJAIDJA Abdelhamid MCA Université de Bouira Examinateur Mr. ABOUSEOUD Mahmoud Professeur Université de Médéa Rapporteur Mme. ADOUR Lydia Professeur Université d’Alger 1 Co-rapporteur Tizi-Ouzou 2016 Traitement des colorants textiles par procédés de couplage : Fenton-enzyme Remerciements Les travaux de recherche qui font l’objet de cette thèse ont été réalisés au niveau de laboratoire de physico-chime du complexe Antibiotical-Saidal de Médéa et au niveau du laboratoire de Biomatériaux et de Phénomènes de Transport de l’Université de Médéa dont je remercie toutes les personnes qui m’ont aidé afin de finaliser ce travail. Je tiens à exprimer ma profonde reconnaissance à Monsieur ABOUSEOUD Mahmoud, Professeur à l’Université de Médéa pour la confiance que m’accordé en me proposant ce sujet, avec qui j’ai eu le grand plaisir de travailler tout au long de la réalisation de cette thèse. Sa disponibilité, ses compétences scientifiques, ses orientations et remarques pointues et sa grande qualité humaine, m’ont permis de mener à bien ce travail. Je remercie particulièrement Madame ADOUR Lydia, Professeur à l’Université d’Alger, pour avoir co-dirigé cette thèse. Son aide précieuse, ses conseils, ses critiques pertinentes et son soutien permanent m’a permis de ne jamais faiblir et de poursuivre toujours plus loin mes travaux. Je me trouve très sensible à l’honneur que me fait Monsieur LOUNICI Hakim, Professeur à l’Université de Bouira de bien vouloir assurer la présidence de jury. J’exprime également mes vifs remerciements à Monsieur HOUALI Karim, Professeur à l’Université de Tizi-Ouzou et Doyen de la faculté des Sciences Biologiques et Sciences Agronomiques, pour avoir consacré de son temps pour examiner mon travail et faire partie du jury de thèse. J’assure une profonde gratitude à Monsieur MEZIANE Smail, Professeur à l’Université de Tizi-Ouzou, qui a pris la peine d’examiner ce travail. Je remercie également Monsieur DJAIDJA Abdel-Hamid, Maitre de Conférences à l’Université de Bouira, pour avoir mobilisé son temps afin de juger ce travail. Je tiens également à remercier Monsieur CHERIF Tayeb, Chef de Service au complexe Antibiotical de Médéa, qui n'a ménagé aucun effort pour m’aider et de m’assurer la réalisation d’une grande partie de mes expériences. Sans oublier de remercie Monsieur ATSAMNIA Djamel, Maitre Assistant à l’Université de Médéa d’avoir facilité la réalisation d’une partie de mes expériences au niveau du Hall Technologique de l’Université de Médéa. Je voudrais exprimer ma profonde gratitude à ma mère qui n’a jamais cessé de m’aider et de m’encourager dans les moments de doute et de découragement, afin d’aller jusqu’à la finalisation de ce travail. Sans oublier d’exprimer mes intenses remerciements à mes sœurs particulièrement Nadia, et mes frères. Mes remerciements seront incomplets si je ne fais pas mention de mon conjoint, qui n’a cessé de m’encourager dans les moments les plus difficiles, je te remercie Mohamed pour ton aide et ta compréhension. Enfin, j’adresse mes reconnaissances à toutes les personnes qui ont contribué de près ou de loin à l’élaboration de ce travail. Résumé Un colorant azoïque : JD 106 et un colorant anthraquinonique : BD 77 ont été traités par application des procédés : enzymatique et chimique. Dans une première partie, la peroxydase extraite de Cucurbita pepo a été isolée et caractérisée. Les résultats obtenus montrent qu’un pH de 7 et une température de 40°C donnent une activité enzymatique maximale. Les ions métalliques : Ca2+, Mg2+ et Fe3+ sont des activateurs. Tandis que, K+et Zn2+ sont des inhibiteurs. Avec l’enzyme libre, des rendements de décoloration de 89.45 et de 70.26 % ont été atteints pour le JD 106 et le BD 77 à pH, activité enzymatique, concentration de H2O2 et concentration de colorant égalent à 2, 2.25 et 1.75 UI.ml-1, 1 et 10 mM et 50 et 80 mg.L-1 dans un temps de 2 et 10 min, respectivement. Cependant, avec l’enzyme immobilisée, des rendements de décoloration de 75.66 et de 71.14% ont été atteints pour le JD 106 et le BD 77 à pH, activité enzymatique, concentration de H2O2 et concentration de colorant égalent à 2, 0.5 et 1.48 UI.g-1, 0.1 et 0.12 M et 80 et 180 mg.L-1 dans un temps de 15 et 20 min, respectivement. Par la suite, la décoloration de ces deux colorants par le procédé Fenton a été étudiée. Le rendement de décoloration a été amélioré par rapport au traitement enzymatique pour le JD 106 et le BD 77 pour un pH 2, des concentrations des ions ferreux de 2.5 et 1.25 mM, des concentrations de H2O2 et 8 et 5 mM et de concentration de colorant de 50 mg.L-1, respectivement. Cette étude a montré que les couplages (séquentiel Fenton suivi par peroxydase, séquentiel peroxydase suivi par Fenton et simultané peroxydase avec Fenton) ont donné des résultats très prometteurs. La dose des ions ferreux est réduit jusqu’à 0.125 mM et les rendements de décoloration atteignent plus de 98 %. Mots clés : colorant, traitement, C-peroxydase, Fenton, textile, couplage. Abstract An azo dye DY 106 and an anthraquinonic dye: DB 77 were treated by application of the processes: enzymatic and chemical. In the first part, the peroxidase extracted from Cucurbita pepo was isolated and characterized. The results obtained, show that at pH of 7 and at temperature of 40°C a maximum enzymatic activity was reached. Metal ions: Ca2+, Mg2+ and Fe3+ are activators. While, K+ and Zn2+ are inhibitors. With the free enzyme, efficiency of decolourisation of 89.45 and 70.26 % were reached for the DY 106 and the DB 77 at pH, enzymatic activity, concentration of H2O2 and concentration of dye equalizes to 2, 2.25 and 1.75 UI.ml-1, 1 and 10 mM and 50 and 80 mg.L-1 in a time of 2 and 10 min, respectively. However, with the immobilized enzyme, efficiency of decolourisation of 75.66 and 71.14 % were reached for the DY 106 and the DB 77 at pH, enzymatic activity, H2O2 dose and concentration of dye equalizes to 0.5 and 1.48 UI.g-1, 0.1 and 0.12 M and 80 and 180 mg.L-1 in a time of 15 and 20 min, respectively. The decolourisation of these two dyes by the Fenton process was studied. The Efficiency of decolourisation was improved compared to the enzymatic treatment for the DY 106 and the DB 77 at a pH 2, dose of the ferrous ions of 2.5 and 1.25 mM, concentration of H2O2 of 8 and 5 mM and concentration of dye of 50 mg.L-1, respectively. This study showed that Combined Fenton-Enzymatic Process (sequential Fenton followed by peroxidase, sequential peroxidase followed by Fenton and simultaneous peroxidase with Fenton) gave very promising results. The dose of ferrous ions was reducing up to 0.125 mM and the efficiency of decolourisation reaches more than 98%. Key words: dye, treatment, C-peroxidase, Fenton, textile, coupling. Sommaire Liste des figures Liste des tableaux Abréviations et symboles Introduction générale 1 Chapitre I : Colorants textiles I.1. Généralités sur les colorants 4 I.1.1. Introduction 4 I.1.2. Couleur et structure chimique 4 I.1.3. Classification des colorants textiles 6 I.2. Colorants azoïques 7 I.2.1. Synthèse des colorants azoïques 8 A. Diazotation 8 B. Copulation 9 C. Colorants stilbeniques 9 I.2.2. Transformation des colorants azoïques 10 I.3. Colorants anthraquinoniques 12 I.3.1. Synthèse des colorants anthraquinoniques 12 I.3.2. Transformation des colorants anthraquinoniques 13 I.4. Toxicité des colorants azoïques et anthraquinoniques 14 I.5. Pollution engendrée par les colorants textiles 15 I.6. Conclusion 17 Chapitre II : Procédés de traitement des colorants textiles II.1. Introduction 18 II.2. Procédés classiques de traitement des colorants textiles 18 II.2.1. Procédés physiques 18 A. Adsorption 18 B. Filtration membranaire 19 C. Coagulation/floculation 19 II.2.2. Procédés chimiques 19 II.2.3. Procédés biologiques 20 A. Action des bactéries 20 B. Action des Fungi 20 C. Action des algues 21 II.3. Procédés alternatifs 21 II.3.1. Procédés enzymatiques 22 A. Laccases 22 B. Peroxydases 23 B.1. Structure moléculaire et cycle catalytique 23 B.2. Classification 25 B.3. Applications de la peroxydase 26 B.4. Immobilisation de la peroxydase 30 II.3.2. Procédés d’oxydations avancées 35 A. Réactivité des radicaux hydroxyle (HO●) 35 B. Principaux procédés d’oxydation avancée 36 B.1. Procédés photochimiques 37 B.2. Irradiation avec les Ultrasons 38 B.3. Procédés électrochimiques 39 C. Procédés Fenton 39 C.1. Principe 39 C.2. Mécanisme réactionnel 40 C. 3. Cinétique de dégradation 42 C. 4. Paramètres influençant le procédé Fenton 42 D. Classification des procédés Fenton hybrides 43 II.3. Couplage du procédé Fenton et procédés biologiques 45 II.4. Conclusion 46 Chapitre III : Matériel et méthodes III.1.Introduction 49 III.2. Matériel 49 III.3. Méthodes expérimentales 51 III.3.1. Isolation de la peroxydase : brute et partiellement purifiée 51 III.3.2. Caractérisation de la C-peroxydase 52 A. Dosage de l’activité enzymatique 52 B. Dosage des protéines totales 54 C. Détermination du poids moléculaire moyen de C-peroxydase 55 D. uploads/Litterature/ these-boucherit-n-pdf.pdf