Soutenance mémoire
L’eau est un élément indispensable au monde, du point de vue minéral, organique et biologique. Elle est aussi le vecteur de la vie des êtres vivants. Dans les eaux sont naturellement présents des nitrates à des doses variant selon les saisons et les lieux [4]. Elles peuvent être polluées en matières azotés, si elles dépassent les normes requises dans un pays. La concentration excessive de nitrate explique que l’eau est polluée en matières organiques [1]. Pour réduire le taux des nitrates dans l’eau, plusieurs méthodes peuvent être utilisées mais, nous avons choisi l’analyse sur « l’adsorption » des différentes argiles de Madagascar. L’adsorption est la fixation d’un adsorbat à la surface d’un adsorbant, selon divers processus [7]. C’est la raison de notre étude intitulée : « VARIATION DE QUELQUES PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES POUR L’AMELIORATION DE L’ACTIVITE DES ARGILES DE MADAGASCAR : CAS DES NITRATES DANS L’EAU ».
GENERALITE SUR LES NITRATES ET LEUR ELIMINATION DANS L’EAU
GENERALITE SUR LES NITRATES
Paramètres azotés
Les paramètres azotés sont la fixation, l’assimilation, l’ammonification, la nitrification et la dénitrification.
La fixation : c’est le passage de l’azote atmosphérique en azote combiné sous l’action de certains organismes.
L’assimilation : c’est la transformation de matière azotée minérale ou organique inerte en matière vivante.
L’ammonification : c’est la libération d’ammonium à partir de matière azotée organique.
La nitrification : c’est l’oxydation de l’azote ammoniacal (NH4+) en nitrate puis en nitrite par l’intermédiaire de bactéries nitrifiantes.
La dénitrification : c’est la réduction des nitrates en azote gazeux par l’intermédiaire de bactéries dénitrifiantes.
Dans les eaux usées, l’azote peut avoir un caractère organique ou minéral (soit azote ammoniacal, soit nitrite, soit nitrate). Il se présente sous quatre formes :
➤ Azote organique
L’azote organique qui se transforme en azote ammoniacal (NH4+).
➤ Azote ammoniacal
L’azote ammoniacal (NH4+) provient de la matière organique d’origine naturelle ou liée aux activités humaines (épandages). Dans les eaux usées profondes, la présence de l’ion ammonium peut également être due aux conditions réductrices régnant dans une nappe. Sa présence dans les eaux est un indicateur de pollution [2].
➤ Nitrites
Les nitrites peuvent être rencontrés dans les eaux, mais généralement à faibles doses. Ils proviennent la nitrification de l’azote ammoniacal ou dénitrification des nitrates. L’azote nitreux (NO2- ) est instable et est rapidement transformé en nitrates par la réaction de nitrification [2].
➤ Nitrates
Les nitrates se trouvent naturellement à faible concentration dans les eaux. Les azotes nitriques (NO3-) peuvent être d’origine artificielle, due à leur utilisation en tant que fertilisants pour les cultures (engrais minéraux et organiques, déjections animales) [3]. Les excès non absorbés par les plantes sont lessivés par les pluies et rejoignent les eaux souterraines et les eaux superficielles. L’azote nitrique est très stable et très soluble dans l’eau.
Origine des nitrates dans les eaux
Dans les eaux sont naturellement présents des nitrates à des doses variant selon les saisons et les lieux. Les concentrations des nitrates dans les eaux de surface et de souterraine sont généralement exprimées en milligrammes par litre. Les principales sources des nitrates dans l’eau sont :
– Rejets industriels et domestique ;
– Rejets d’effluents d’élevage ;
– Alimentation des eaux superficielles par des nappes polluées ;
– Engrais chimiques employés pour améliorer la croissance des cultures ;
– Déchets d’origine animale provenant de granges et de lieux d’entreposage de fumier ;
– Déchets d’origine humaine provenant de champs d’épuration, ou de fosses septiques ou de cuves de rétention non étanches ;
– Déjection animale .
Risque pour la sante
Les effets des nitrates sur l’homme ont été mis en évidence comme hypertension, anémie, infertilité, troubles nerveux. Les nitrates peuvent être responsables de cyanoses et d’asphyxie cellulaire chez les nourrissons. Dans l’organisme, ils se transforment en nitrites, dont la responsabilité dans l’apparition de cancer a été démontrée.
Procédés physiques
La technique consiste à filtrer l’eau sur une membrane semi-perméable qui retient les micropolluants dont les nitrates, et laisse passer l’eau. Le processus de séparation entre l’eau et les éléments à éliminer (NO3- ) est connu par les forces extérieures suivantes :
– La pression (30 à 60 bars) pour la nanofiltration et l’osmose inverse,
– Un champ électrique pour l’électrolyse,
Les membranes utilisées ont des pores extrêmement petits (<0,01 μm pour la nanofiltration et <0,001 μm pour l’osmose inverse) soit 10000 à 100000 fois plus petit qu’un cheveu. Ce n’est pas un procédé économiquement envisageable pour corriger un ou plusieurs des paramètres supplémentaires (dureté, sulfates, pesticides, matières organiques) .
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Table des matières
INTRODUCTION
Partie I : ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES
CHAP I. GENERALITE SUR LES NITRATES ET LEUR ELIMINATION DANS L’EAU
I. GENERALITE SUR LES NITRATES
I.1 Paramètres azotés
I.2. Origine des nitrates dans les eaux
I.3. Risque pour la sante
II. ELIMINATION DES NITRATES DANS L’EAU
II.1. Procédés physico-chimiques
II.2. Procédés biologiques
II.2.1. Dénitrification par bactéries hétérotrophes
II.2.2. Dénitrification par bactéries autotrophes
II.3. Procédés physiques
CHAP. II. GENERALITE SUR L’ADSORPTION ET LES ARGILES
I. GENERALITE SUR L’ADSORPTION
I.1. Définition de l’adsorption et de la désorption
I.2. Différentes sortes de l’adsorption
I.2.1. Adsorption chimique ou chimisorption
I.2.2. Adsorption physique ou physisorption
I.3. Facteurs influençant l’adsorption
II. ARGILES
II.1. Définitions
II.2. Phyllosilicates
II.3. Minéralogie des argiles
II.4. Structure des minéraux argileux
II.5. Classification minéralogique
II.6. Définition des groupes dans les phyllosilicates
II.6.1. Kaolinite (1/1, d=7Å)
II.6.2. Vermiculites (2/1, d=14 Å)
II.6.3. Smectites (2/1, d= d=12Å)
II.6.4. Montmorillonite (2/1, d=10Å)
II.6.5. Illites (2/1, d=10 Å)
II.7. Propriétés
II.7.1. Adsorption
II.7.2. Echanges ioniques
II.8. Utilisation des argiles
II.9. Couleurs de l’argile
II.10. Différentes sortes de l’argile
II.10.1. Argile marine ou argile bleue
II.10.2. Argile blanche
II.10.3. Argile jaune
II.10.4. Argile rouge
II.10.5. Argile grise
II.10.6. Argile verte
CHAP III. PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES ET SPECTROSCOPIE D’ABSORPTION U.V- VISIBLE
III. 1. PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES
III.1.1. Mesure de la température
III.1.2. pH (potentiel hydrogène)
III.1.3. Conductivité
III.1.4. Turbidité de l’eau
III.2. SPECTROSCOPIE D’ABSORPTION U.V- VISIBLE
Partie II : PARTIE EXPERIMENTALE
CHAP IV. MATERIELS ET METHODES, DOSAGE DES NITRATES SUR SPECTROSCOPIE D’ABSORPTION U.V-VISIBLE, ET RESULTATS ET DISCUSSIONS
I. DOSAGE DES NITRATES SUR LA SPECTROSCOPIE D’ABSORPTION U.V-VISIBLE
II. REPRESENTATION DES RESULTATS ET DISCUSSIONS
II.1. ANALYSE PHYSICO-CHIMIQUE DE LA SOLUTION DE L’ARGILE BLANCHE ET DE L’ARGILE VERTE
II.2. ANALYSE PHYSICO-CHIMIQUE DE LA SOLUTION DE NITRATE DE POTASSIUM
II.3. TEST D’ADSORPTION ET DESORPTION
II.3.1. Effet de la concentration initiale de nitrates
II.3.2. Effet du pH
II.3.3. Effet de la charge en adsorbant
II.3.4. Essai de la température sur l’adsorption
CONCLUSION GENERALE
REFFERENCE BIBLIOGRAPHIQUE
