Soutenance mémoire
La pollution de l’environnement et les problèmes écologiques retiennent de plus en plus l’attention du monde, surtout à notre époque après que l’homme a vu se développer son savoir- faire. Les problèmes de la pollution sont devenus une réalité incontournable qui menace la vie actuelle et future de l’homme. Les activités humaines exercent sur l’environnement diverses formes de pollution qui peuvent conduire à des effets nuisibles sur la faune, la flore et l’homme lui-même. Tous les compartiments de l’environnement sont affectés ; l’air, les sols et l’eau. Le problème de la pollution des eaux représente sans aucun doute un des aspects les plus inquiétants de la dégradation du milieu naturel par la civilisation contemporaine. L’ensemble des phénomènes de pollution constituent une menace potentielle susceptible d’entrainer à plus au moins brève échéance l’activité humaine.
L’organisation mondiale de la santé (OMS) estime que 80% des maladies qui affectent la population mondiale sont directement véhiculées par l’eau. Depuis quelques années, des efforts sont déployés pour le développement de procédés moins consommateurs d’eau, le recyclage de l’eau dans les procédés existants, la modernisation des systèmes d’exploitation, etc. Malheureusement, on estime qu’encore à l’heure actuelle la grande majorité des eaux polluées ne sont pas acheminées vers une station d’épuration, mais évacuée dans le milieu naturel. La pollution engendrée par les eaux usées industrielles est devenue un sérieux problème pour de nombreux pays. Les effluents des usines de fabrication des colorants et des industries qui les consomment (l’industrie du papier, du cosmétique, de l’agroalimentaire) et notamment l’industrie textile sont fortement colorés et caractérisés par une DBO (demande biochimique en oxygène) et une DCO (demande chimique en oxygène) élevées, de fortes variations de pH et une biotoxicité accrue à l’égard des bactéries [1.2].
Les colorants réduisent la pénétration de la lumière du soleil dans les eaux du milieu récepteur, retardent la photosynthèse et sursoient la croissance de la flore aquatique. Les colorants peuvent également engendrer des effets très néfastes dans les eaux lorsqu’ils subissent une dégradation anaérobique dans les sédiments, du fait de la formation d’amines très toxiques issues de leur dégradation incomplète par les bactéries. Le déversement direct des eaux usées chargées en colorants dans les stations d’épurations municipales d’eaux usées ou dans l’environnement peut entrainer la formation de produits de décomposition cancérigènes. De nos jours, il existe plus de 100000 colorants appartenant à divers classes chimiques avec une production annuelle de 7×10⁵ tonnes [3].
LES COLORANTS
Jusqu’au XIXe siècle, les colorants utilisés ne sont qu’une quinzaine. Ils sont tous extraits de produits naturels et souvent d’origine végétale. Certains colorants sont d’origine animal, comme la pourpre extraite d’un mollusque (le murex) ou le carmin obtenu à partir d’un insecte d’Amérique du Sud (la cochenille), d’autres sont d’origine minérale (ocres) .
Définition
Les colorants sont des composés généralement organiques, naturels ou synthétiques. Ils ont la propriété de colorer durablement le support sur le quel ils sont appliqués [2.3].Ils sont caractérisés par leur capacité à absorber les rayonnements lumineux dans le spectre visible (380 à 750 nm) [1.4]. Ces composés sont utilisés pour colorer les textiles, les encres, les peintures, les vernis, les produits alimentaires, etc. La terminologie industrielle moderne définit un colorant comme un produit contenant le colorant organique pur avec différents additifs et agents de coupage, qui facilitent son utilisation. Les colorants sont différents des pigments, composés solides finement divisés qui doivent être mélangés avec des liants avant leur application sur les surfaces. Les pigments sont en effet insolubles dans le milieu où ils sont appliqués [1]. En générale les colorants consistent en un assemblage de groupes chromophores, auxochromes et de structures aromatiques (tableau I.1) [4]. Les chromophores sont des groupes aromatiques (système π), conjugués (liaison π), comportant des liaisons non-liantes (électron n) ou des complexes de métaux de transition. Les colorants diffèrent les uns des autres par des combinaisons d’orbitales moléculaires. La coloration correspond aux transitions possibles après absorption du rayonnement lumineux entre ces niveaux d’énergie propres à chaque molécule. Lorsque le nombre de noyau aromatique augmente, la conjugaison des doubles liaisons s’accroît et le système conjugué s’élargit. L’énergie des liaisons p diminue tandis que l’activité des électrons π ou n augmente et produit un déplacement vers les grandes longueurs d’onde. De même lorsqu’un groupe auxochrome donneur d’électrons (amino, hydroxy, alkoxy…) est placé sur un système aromatique conjugué, ce groupe se joint à la conjugaison du système p, la molécule absorbe dans les grandes longueurs d’onde et donne des couleurs plus foncées [4]. Les colorants synthétiques sont commercialisés sous différentes formes solide (poudres, granulés) ou liquides (solutions concentrées, dispersions ou pâtes). On dénombre environ 8000 colorants synthétiques chimiquement différents, répertoriés dans le « Colour Index » (CI) sous 40000 dénominations commerciales [5]. Les colorants y sont classés dans le CI avec deux systèmes. Le premier est numérique, avec cinq chiffres, par exemple CI 11110. Le deuxième système est un nom de CI indiquant la catégorie chimique, la couleur et un numéro d’identification .
Effets néfastes des colorants sur l’environnement
Les colorants sont largement utilisés dans les imprimeries, les produits alimentaires, cosmétiques et pharmaceutiques, mais en particulier dans les industries textiles pour leurs stabilités chimiques et la facilité de leurs synthèses et leurs variétés de couleurs. La production mondiale des colorants synthétiques est estimée à plus de 800 000 t.an‑1 . Une partie de ces colorants, approximativement 140 000 t.an‑1 , sont rejetées lors des étapes de fabrication et coloration des tissus [4]. Parmi les nombreuses familles de colorants synthétiques, les colorants azoïques sont les plus largement utilisés (60 à 70 %). Ces colorants sont très stables et relativement peu biodégradables. Les industries textiles, et plus particulièrement les phases de teinture et de d’ennoblissement, utilisent principalement des produits chimiques nuisibles pour la santé, comme certains colorants azoïques cancérogènes, et engendrent une pollution des eaux de surface et des nappes phréatiques. Pratiquement, il a été enregistré que près de 125 à 150L d’eau sont utilisées pour chaque kilogramme de produits textiles traités y compris les résidus de bain de préparation, teinture, lavage, trempage, finition et tronçonnage [11]. L’évaluation des risques liés à ces molécules colorantes repose sur une approche globale ne permettant pas de situer avec exactitude la nature des toxicités induites. Si les molécules colorantes ne sont pas elles-mêmes nécessairement toxiques à l’origine, leurs dérivés issus des processus de dégradation et de biodégradation pourraient l’être .
LES PRODUITS PHARMACEUTIQUES
Au début du XXe siècle, n’étaient considérés comme médicaments qu’une douzaine de molécules de synthèse, et une centaine de produits naturels. Le XXe siècle a vu l’essor des médicaments à base de molécules de synthèse produits par des laboratoires pharmaceutiques. Depuis peu, les protéines, sont de plus en plus utilisées comme médicament [14]. Actuellement des milliers de molécules actives sont utilisées pour traiter ou pour prévenir les maladies. Chaque année des centaines de nouvelles molécules synthétisées remplacent les composés obsolètes [15].
Définition
On entend par médicament toute substance ou composition présentée comme possédant des propriétés curatives ou préventives à l’égard des maladies humaines ou animales, ainsi que toute substance ou composition pouvant être utilisée chez l’homme ou chez l’animal ou pouvant leur être administrée, en vue d’établir un diagnostic médical ou de restaurer, corriger ou modifier leurs fonctions physiologiques en exerçant une action pharmacologique, immunologique ou métabolique [16]. Les produits pharmaceutiques, qui sont conçus pour être des substances biologiquement actives, peuvent aussi être source de préoccupation par leurs interactions possibles avec les organismes non ciblés dans l’environnement [17.18]. Ils sont généralement lipophiles et résistants à la biodégradation, ayant ainsi le potentiel d’accumulation et de persistance dans l’environnement .
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Table des matières
INTRODUCTION GÉNÉRALE
Chapitre I : Revue Bibliographique
I.1. INTRODUCTION
I.2. LES COLORANTS
I.2.1. Définition
I.2.2. Classification des colorants
I.2.2.1. Classification chimique
I.2.2.2. Classification tinctoriale
I.2.3. Noir Bleu Naphtol
I.2.4. Effets néfastes des colorants sur l’environnement
I.3. LES PRODUITS PHARMACEUTIQUES
I.3.1. Définition
I.3.2. Origine des médicaments dans l’environnement
I.3.3 Les anti-inflammatoires non stéroïdiens (AINS)
I.3.4. Ibuprofène
I.3.5 Effets des substances pharmaceutiques sur l’environnement
I.4. TRAITEMENT DES EFFLUENTS AQUEUX INDUSTRIELS
I.4.1. Les procédés de séparation membranaire
1.4.1.1 Osmose inverse et nanofiltration
I.5. GÉNÉRALITÉS SUR LES MEMBRANES LIQUIDES
a) Membrane liquide épaisse
b) Membrane liquide supportée (MLS)
I.5.1. Description générale des membranes liquides émulsionnées (MLE)
I.5.1.1. les avantages de l’extraction par membrane liquide émulsionnée
I.5.1.2. Mécanisme de transport dans les membranes liquides émulsionnées (MLE)
I.5.1.2.1. Système de type I
I.5.1.2.1.1. Mécanisme de transport dans le système de type I
I.5.1.2.2. Système de type II
I.5.1.2.2.1. Mécanisme de transport de type II de (MLE)
I.5.2. Procédé d’extraction par membrane liquide emulsionée (MLE)
I.5.2.1. Composition et préparation de la membrane liquide émulsionnée
I.5.2.1.1. Composition de l’émulsion
I.5.2.1.1.1. Les tensioactifs
I.5.2.1.1.2. Les extractants
I.5.2.1.1.3. Diluant
I.5.2.1.2. Fabrication des émulsions (Emulsification)
I.5.2.1.2.1. Émulsification par agitation mécanique
I.5.2.1.2.2. Homogénéiseurs haute pression
I.5.2.1.2.3. Mélangeurs statiques
I.5.2.1.2.4. Procédés à membrane
I.5.2.1.2.5. Procédé ultrasonore
I.5.2.2. Extraction du soluté
I.5.2.3. Désémulsification (Rupture de l’émulsion)
CONCLUSION
Chapitre II : Extraction du colorant Noir Bleu Naphtol par Membrane Liquide Émulsionnée
II.1. INTRODUCTION
II.2. PROTOCOLE EXPERIMENTAL
II.2.1. Réactifs et matériels
II.2.2. Méthodes
II.2.2.1. Préparation de l’émulsion
II.2.2.2. Contrôle de la stabilité de l’émulsion
II.2.2.3. Extraction du colorant
II.3. RESULTATS ET DISCUSSIONS
II.3.1. Étude de la stabilité de l’émulsion
II.3.1.1. Effet du temps d’émulsification
II.3.1.2. Effet de la concentration du tensioactif
II.3.1.3. Effet de la concentration d’extractant Aliquat 336
II.3.1.4. Effet de la concentration de la phase interne
II.3.1.5. Effet du type de diluant
II.3.1.6. Effet de la vitesse d’agitation
II.3.1.7. Effet du rapport volumique de la phase interne sur la phase membrane
CONCLUSION
II.3.2. Etude de l’extraction du colorant Noir Bleu Naphtol (NBN)
II.3.2.1. Effet de la concentration d’acide en phase externe
II.3.2.2. Effet du type d’acide en phase externe
II.3.2.3. Effet de la concentration de la phase interne
II.3.2.4. Effet du type de la phase interne
II.3.2.5. L’effet de la concentration du tensioactif
II.3.2.6. Effet de la concentration de l’extractant
II.3.2.7. Effet de la vitesse d’agitation
II.3.2.8. Effet du rapport volumique de la phase interne sur la phase membrane
II.3.2.9. Effet du rapport de traitement
II.3.2.10. Effet du type de diluant
II.3.2.11. Effet de la concentration initiale du colorant dans la phase externe
II.3.2.12. Effet de la présence des sels en phase externe
II.3.2.13. Effet de la matrice naturelle
CONCLUSION
Chapitre III : Extraction d’un médicament anti-inflammatoire non stéroïdien (Ibuprofène) par Membrane Liquide Émulsionnée
III.1. INTODUCTION
III.2. PROTOCOLE EXPERIMENTAL
III.2.1. Réactifs et matériels
III.2.2. Méthodes
III.2.2.1. Préparation de l’émulsion
III.2.2.2. Extraction de l’ibuprofène
III.2.2.3. Desémulsifiction
III.3. RESULTATS ET DISCUSSIONS
III.3.1. Etude de l’extraction de l’ibuprofène par membrane liquide émulsionnée
III.3.1.1. Effet de la concentration d’acide en phase externe
III.3.1.2. Effet de type d’acide en phase externe
III.3.1.3. Effet de la concentration de la phase interne
III.3.1.4. Effet du type de la phase interne
III.3.1.5. Effet du temps d’émulsification
III.3.1.6. Effet de la concentration du tensioactif
III.3.1.7. Effet de la concentration de l’extractant
III.3.1.8. Effet de la vitesse d’agitation
III.3.1.9. Effet du rapport volumique de la phase interne sur la phase membrane
III.3.1.10. Effet du rapport de traitement
III.3.1.11. Effet du diluant
III.3.1.12. Effet de la concentration initiale de l’ibuprofène
III.3.1.13. Effet de la présence du sel
III.3.1.14. Effet de la matrice naturelle
III.3.1.15. Effet de la concentration de la phase interne sur l’efficacité de désextraction
CONCLUSION
