Elaboration plasma assistée des revêtements photo-actifs pour la photo-dégradation d'agents chimiques

Abstract

Le présent travail porte sur la synthèse d’un composite par dépôt des particules de titane dioxyde sur une résine échangeuse de cations pour une application dans la dépollution d’un effluent chargé d’un polluant organique (Orange II). Pour y parvenir, le composite a été synthétisé par plasma arc glissant à l’aide d’une solution précurseur de TiCl3 et la résine jouant le rôle de support par deux méthodes différentes afin de déterminer la méthode de synthèse la plus adéquate. Les composites synthétisés ont été caractérisés par la Microscopie électronique à balayage (MEB) couplée à la spectroscopie de rayons X à dispersion d’énergie (EDX), la spectroscopie Infra-rouge à Transformée de Fourier (IRTF) et la Diffractométrie de rayons X (DRX). Les résultats de l’IRTF révèlent la présence d’un nouveau pic sur le spectre IR des composites attribué à la vibration de la liaison Ti-O tandis que la MEB-EDX montre une augmentation de l’intensité du pic du Ti sur les spectre EDX des composites ; les résultats de la DRX indiquent que la phase amorphe de la résine domine sur les phases cristallines du TiO2. Ces résultats confirment ainsi que le TiO2 est bien présent dans les composites obtenus et s’est incrusté à la surface des billes de la résine. Le point de charge nulle des composites indique qu’ils n’ont pas de pH auquel leur charge surfacique est nulle et sont chargés négativement dans la gamme de pH de 2 à 10. Les différentes études effectuées ont permis de déterminer les paramètres optimaux de dégradation du polluant Orange II par irradiation plasma et par la lumière du soleil. Les résultats obtenus du couplage plasma/photocatalyse rapportent des taux de dégradation de 90,30% avec le composite résine/TiO2 produit par synthèse in-situ au plasma (RT1) et de 58,55% avec le composite résine/TiO2 obtenu par imprégnation (RT2) contre 38,94% par traitement plasma seul, confirmant ainsi que la méthode de synthèse in-situ au plasma du composite est la plus adaptée. Lors du couplage photocatalyse/lumière du soleil il a été obtenu avec le composite RT1 un taux de dégradation de 15,13% et de 12,59% avec le composite RT2 au bout de 60 minutes. Ces résultats montrent que pour une même concentration d’Orange II (30 mg /L) et pour un temps de traitement de 60 minutes, les composites donnent une meilleure élimination du polluant par irradiation plasma. Les études cinétiques effectuées permettent de comprendre les mécanismes impliqués dans la dégradation de l’Orange II et indiquent que la dégradation avec le composite RT1 suit le modèle cinétique d’ordre 1 et avec le composite RT2 le modèle cinétique d’ordre 2. Le modèle de Langmuir-Hinshelwood montre que le phénomène de photodégradation domine sur celui d’adsorption.