Soutenance mémoire
L’eau est indispensable à la vie. Elle est utilisée pour de nombreux usages essentiel : les boissons, la préparation des repas, l’hygiène, l’entretien de l’habitation, les loisirs, les fabrications dans l’industrie, l’irrigation des cultures et l’abreuvage du bétail etc. La croissance démographique et les besoins dans les industries ont fait augmenter la demande en eau, alors que l’offre est restée constante. L’industrie textile est l’un des plus grands utilisateurs d’eau avec les produits complexes chimiques, au cours de la transformation des textiles à divers stades de traitements. Les matériaux non utilisés dans les procédés, qui sont riches en couleur et en produits chimiques toxiques, sont déchargés dans les eaux [1]. Cette action entraîne diverses pollutions telles que : l’augmentation de la DBO5 et la DCO ce qui diminue la capacité de réaération des cours d’eau et retarde l’activité de photosynthèse . Le rejet direct des eaux usées dans les lacs ou rivières, etc…pollue l’eau et affecte la flore et la faune. Pour y rémedier, il faut éliminer la couleur, provenant des colorants utilisés [1]. Pour cela, plusieurs méthodes d’épurations peuvent être utilisées comme l’oxydation chimique, l’électrolyse, la biodégradation, l’adsorption, la coagulation chimique et les procédés membranaires. Dans l’industrie textile, le choix de tel ou tel procédé de traitement repose sur deux critères importants qui sont le coût et l’efficacité. Le processus de coagulation-floculation peut être utilisé comme un pré-traitement, un post-traitement ou même un traitement principal. Ce processus est rentable, facile à utiliser et consomme moins d’énergie que d’autres traitements alternatifs. Un certain nombre de coagulants sont commercialement disponibles, mais certains d’entre eux sont sujets à des remarques négatives à cause de leurs impacts potentiels sur la santé. Par exemple, l’utilisation de sels inorganiques tels que le chlorure d’aluminium ou sulfate d’aluminium, est maintenant controversée en raison des diverses maladies qu’ils peuvent entraîner. Les matériaux à base de polyacrylamide sont fréquemment utilisés. Toutefois, l’éventuelle libération de monomères est maintenant considérée comme dangereuse à cause des impacts potentiels qu’ils peuvent entraîner dans la chaîne alimentaire (par exemple les effets cancérigènes).
GENERALITES
Colorants textiles
Dès le debut de son histoire l’homme met des couleurs dans sa vie : peintures rupestres d’Altamira et de Lascaux, céramiques mésopotamiennes, vêtements des tombes égyptiennes, décors corporels des populations primitives, etc [3]. Cela a constitué des groupes très diversifiés ayant en commun la maîtrise de la coloration d’une manière permanente *4]. Ces colorants sont de plus en plus synthétiques, en raison de leur facilité de synthèse, de leur rapidité de production et aussi de leur grande variété de couleurs si on les compare aux colorants naturels. L’industrie des colorants constitue aujourd’hui un domaine important dans la chimie.
Les colorants de synthèse ont pris un net avantage de production par rapport aux colorants naturels [3]. Ils sont uniquement composés de produits organiques [5]. Les recherches, menées depuis le milieu du XIXe siècle, ont débouché sur la fabrication de très nombreuses familles de colorants, où l’on trouve souvent des imitations de la structure chimique des colorants naturels [3]. Le premier colorant synthétique utilisé est la conséquence d’une expérience faite par PERKIN durant sa jeunesse en 1856 [2]. C’était de l’aniline obtenue par action de l’acide sulfurique en présence de bicarbonate de potassium sur le goudron de la houille. Elle est ensuite utilisée pour teindre la soie en violet. Les premiers colorants dits «azoïques» furent découverts en Grande-Bretagne en 1860 [3]. Les colorants azoïques sont les plus utilisés en raison de la présence du groupe azo (-N = N-) unissant deux groupements alkyles ou aryles identiques ou non [5]. Les colorants synthétiques doivent répondre à un certain nombre de critères afin de prolonger leur durée de vie. On peut qualifier un colorant par : sa résistance à l’abrasion, sa stabilité photolytique, et sa résistance à l’oxydation chimique et aux attaques microbiennes .
Définition et structure des colorants textiles
Un colorant est une matière qui tient sa couleur de lui même, il est capable de se fixer à un support [2]. En général, le colorant est l’ensemble des groupes chromophores, auxochromes et des matrices (cycles benzéniques, anthracène, pérylène, etc.) .
Le site actif du colorant est le chromophore, il peut se résumer à la localisation spatiale des atomes absorbant l’énergie lumineuse [2]. Les chromophores sont des groupes aromatiques comportant des doublets non liants (électrons n) ou des complexes de métaux de transition comme le groupe azoïque (N=N), groupe nitroso (N=O), groupe cétonique ou carbonyle (C=O), groupe vinyle (C=C), groupe nitro (–NO2), groupe thio carbonyle (C=S) [3,5]. Les auxochromes peuvent être acides ou basiques comme les groupes amino (-NH2), méthylamino (-NH(CH3)), diméthylamino (-N(CH3)2), hydroxyle (-OH) et alkoxy (-OR).
Le reste des atomes de la molécule correspond à la matrice, c’est la troisième partie du colorant .
Les matières colorantes se caractérisent par leur capacité à absorber les rayonnements lumineux dans le spectre visible (380 à 750 nm) due à l’excitation des électrons d’une molécule de chromophore. Elles sont aussi capables de réfléchir ces rayonnements. La molécule qui les contient devient chromogène. Plus la facilité du groupe chromophore à donner un électron est grande, plus la couleur intense. A part des atomes du chromogène, les auxochromes peuvent intensifier ou changer la couleur due au chromophore .
Classification des colorants
Les colorants sont regroupés d’après leur constitution chimique ou d’après les diverses méthodes de technologie d’application. Mais les colorants peuvent être aussi classés en fonction de leur origines : origine naturelle (végétale ; animale) ou origine synthétique .
a) Classification chimique
On peut classer les colorants selon leur structure chimique et selon la nature de leur groupe chromophore : le groupement azoïque, l’anthraquinone, le triarylméthane et le phtalocyanine. Le colorant anthraquinonique est la dérivée de l’anthracène. Le chromophore est un noyau quinonique sur lequel peut s’attacher des groupes hydroxyles ou amino. Les colorants indigoïdes tirent leur appellation de l’indigo dont ils dérivent. Les colorants xanthènes sont dotés d’une intense fluorescence. Leur usage est bien établi comme marqueurs lors d’accidents maritimes ou comme traceurs d’écoulement pour des rivières souterraines. Le plus connu est la fluorescéine. Les phtalocyanines ont une structure complexe basée sur l’atome central de cuivre. Elles sont obtenues par réaction du dicyanobenzène en présence d’un halogénure métallique (Cu, Ni, Co, Pt, etc). Les colorants nitrés et nitrosés sont des colorants très limités en nombre et relativement très anciens. Mais actuellement, ils sont encore utilisés à cause de leur prix très modéré .
b) Classification tinctoriale
Le teinturier préfère le classement par domaine d’application. Ainsi, il est renseigné sur la solubilité du colorant dans le bain de teinture, son affinité pour les diverses fibres et sur la nature de la fixation. On distingue différentes catégories tinctoriales définies cette fois par les auxochromes [3]. Les colorants acides sont des systèmes chromophores azoïques, anthraquinoniques, triphénylméthane ou phtalocyanine de cuivre et comportant une ou plusieurs fonctions acides (SO3H¯ et COOH), ce qui les rendent solubles dans l’eau [2]. Les colorants basiques contiennent un groupe amine quaternaire qui le plus souvent fait partie intégrante de la formule, mais ce n’est pas systématique. Ils sont porteurs d’ions positifs et reconnus pour leurs nuances brillantes. Les colorants basiques sont des sels solubles dans l’eau. Les colorants de cuves peuvent être classés en deux groupes distincts : les colorants de cuve indigoïdes et anthraquinoniques. Ce sont des colorants insolubles dans l’eau. Les colorants directs ou colorants substantifs : ce sont des composés azoïques, stilbéniques, oxazines ou phtalocyanines. Ils sont capables de former des charges positives ou négatives électrostatiquement attirées par les charges des fibres. Les colorants métallifères : La molécule de ces colorants a généralement une structure monoazoïque. Ils contiennent des groupes supplémentaires tels que l’hydroxyle, carboxyle ou groupes amines qui ont la capacité de former des complexes forts avec des ions métalliques comme le chrome, le cobalt, le nickel et le cuivre. On peut distinguer deux types :
Le colorant à complexe métallifère type 1 : 1
Le colorant à complexe métallifère type 1 : 2 .
Les colorants réactifs possèdent des groupements chimiques spécifiques capables de former des liaisons covalentes avec le support textile. Leurs groupes chromophores sont issus essentiellement des familles azoïques, anthraquinonique et phtalocyanine [3,6]. Les colorants dispersés sont caractérisés par l’absence de groupes de solubilisation. Ils ont de faible masse moléculaire. Du point de vue chimique, plus de 50 % des colorants dispersés sont des composés azoïques simples, environ 25 % sont des anthraquinoniques. Le reste consiste en des colorants méthine, nitro et naphthoquinone [6]. Les colorants aux soufres constitués de composés de poids moléculaire élevé sont obtenus par réaction de soufre ou de sulfures avec des amines et des phénols. Ils sont insolubles dans l’eau mais ils peuvent se présenter aussi sous forme d’un dérivé soluble après leur réduction par le sulfure de sodium [3,6]. Les colorants pigmentaires : Les pigments organiques sont en grande partie des dérivés benzoïques. Les pigments inorganiques (minéraux) sont des dérivés de métaux tels que le titane, le zinc, le baryum, le plomb, le fer, le molybdène, l’antimoine, le zirconium, le calcium, l’aluminium, le magnésium, le cadmium ou le chrome. Ce sont des composés insolubles dans tous les solvants usuels .
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Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE I : GENERALITES
A) Colorants textiles
1) Structure et définition des colorants textiles
2) Classification des colorants
a) Classification chimique
b) Classification tinctoriale
3) Aspect toxicologique
B) Chitosane
1) Historique de la découverte du chitosane et chitine
2) Structure chimique du chitosane
3) Sources de chitosane et chitine
4) Préparation de chitosanes et chitines
5) Caractéristiques et propriétés physico-chimiques du chitosane et chitine
6) Applications de la chitine et du chitosane
C) Coagulation-floculation
1) Colloïdes
2) Types de coagulants
a) Coagulants chimiques
b) Coagulants d’origine naturelle
3) Types de floculants
4) Processus de coagulation-floculation
5) Coagulation-floculation à partir du chitosane
CHAPITRE II : PARTIE EXPERIMENTALE
A) Matériels et méthodes
1) Spectrométrie d’absorption moléculaire
2) Photomètre 7000 SE
B-Expériences
1) Mise au point de dosage de colorant
2) Optimisation de la coagulation-floculation
a) Détermination de pH optimum
b) Détermination de la concentration optimale de chitosane
C) Résultats et discussions
CONCLUSION
BIBLIOGRAPHIE ET WEBOGRAPHIE
