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Sources de déchets
Déchets industriels : Les déchets d’industries, tels que les produits chimiques, eaux usées, huiles, etc., peuvent contenir des composants dangereux qui doivent être manipulés, stockés, transportés et évacués à l’aide de traitements/procédés spéciaux. Ce type de déchet solide nécessite des accords institutionnalisés du type de ceux passés pour les déchets d’hôpitaux .
Déchets ménagers et provenant des jardins maraîchers : Les déchets ménagers proviennent des activités de préparation des repas et de nettoyage des foyers, cantines, hôtels, etc. Ils peuvent contenir des matières inorganiques, comme du vieux papier, des matériaux d’emballage, des bouteilles, des faïences, des tissus d’ameublement, des feuillages, etc. Et des matières organiques telles que des restes de légumes, des miettes, des huiles comestibles, etc.
Déchets des marchés de commerce : Ils sont produits à proximité des activités économiques, bureaux, magasins, escaliers et grandes surfaces. Ils comprennent du papier, des matériaux d’emballage, des invendus et objets abîmés, des matières organiques et inorganiques, qui pourraient parfois être dangereuses et contenir des produits chimiques.
Procédés de fabrication de briques cuites
Les étapes de fabrication de briques cuites sont généralement les mêmes, mais le procédé de façonnage peut changer selon la qualité et la nature de brique recherchée. Les étapes principales peuvent être résumées comme suit :
Extraction et préparation des matières premières : Les matières premières sont extraites généralement des carrières subissent une préparation préliminaires avant incorporation dans le mélange (enlèvement d’impuretés, concassage, broyage, dosage, etc….).
Mélange : Après l’étape de préparation, les ingrédients sont mélangés dans un procédé sec, semi-humide ou humide selon la qualité du produit recherché. La préparation humide est souvent la plus utilisée. L’eau est ajoutée dans le but d’obtenir une pate homogène et facile à modeler. Les matières premières sont mélangées et homogénéisées dans le but de contrôler au maximum possible la qualité finale des briques cuites .
Façonnage : Les briques cuites peuvent être obtenues soit par un procédé d’extrusion (filage) ou par compactage (pressage) des matières premières. La qualité des produits de briques obtenues n’est pas forcément la même. On distingue divers qualités de briques selon la manière avec laquelle elles étaient produites .
Séchage : Une fois la forme souhaitée est obtenue, la brique subit un séchage pour évaporer l’eau de façonnage avant d’être introduite dans le four de cuisson. Cette opération doit se faire sous le contrôle de température et d’humidité afin de limiter les risques de fissuration ou de retrait qui peuvent survenir. Cuisson : Après le séchage, les céramiques sont cuites à des températures variant entre 800 et 1150 °C, la cuisson donne les caractéristiques finales du produit qui doivent respecter les normes et les exigences technico-économiques prédéfinis. La vitesse, la température et la durée de cuisson doivent être contrôlées au cours du procédé de cuisson.
Différents types de briques
Il existe de nombreux modèles de briques, utilisés à différents effets dans chaque type de travaux : Brique creuse : Adaptée à tous types de travaux, la brique creuse est désormais l’une des plus répandue. Souvent formée en terre cuite, elles offrent à la fois une solidité à toute épreuve et une grande légèreté. Parmi les briques creuses, on favorisera la brique à alvéoles, qui offre une excellente isolation phonique et thermique .
Brique de parement : Très répandue sur les murs extérieurs, la brique de parement permet de donner une véritable personnalité à une maison. On différenciera les briques de parement moulées, qui donnent un aspect authentique et rural, aux briques de parement pressées, qui offre un aspect net et contemporain. Il existe un très grand nombre de briques de parement, aux prix très étendus, qui permettent avant tout de designer la façade d’une maison..
Brique rouge : Classique et pleine de charme, la brique rouge est formée à partir d’argile rouge et de sable. On parlera souvent de brique pleine pour ce type de brique, ce qui les oppose bien entendu à la brique creuse. L’avantage de ce type de briques est qu’elles offrent une très bonne isolation, grâce à l’épaisseur du mur qu’elles forment. Elles sont ainsi utilisées à l’extérieur comme à l’intérieur. Néanmoins, la brique rouge reste assez coûteuse, et est de plus en plus supplantée par la brique creuse .
Brique réfractaire : Enfin, nous pouvons citer ici la brique réfractaire, dont le principal avantage est sa grande résistance à la chaleur. Parfaitement isolante, la brique réfractaire permet de conserver la chaleur, ce pourquoi on l’utilise généralement pour le foyer d’une cheminée ou encore pour un barbecue en briques. Elle sera néanmoins boudée pour construire un mur, tout simplement car elle est bien plus coûteuse que les autres briques .
Généralités sur les métaux et les éléments traces
Selon la classification périodique des éléments , Les métaux comprennent les éléments du bloc s (alcalins et alcalino-terreux), ceux du bloc d (éléments de transition) et ceux du bloc p qui sont situés sous une diagonale allant du bore à l’astate, à l’exception de l’hydrogène, alors que les non-métaux sont situés au dessus de la diagonale du bloc p. Le long de la diagonale, on trouve les semi-métaux ou métalloïdes (Si, Ge, As, Se, Sb, Te) dont les propriétés sont intermédiaires entre celles des métaux et celles des non-métaux. Ils ont en commun les propriétés suivantes : Structure cristalline à température ambiante, à l’exception du mercure qui est liquide. Aspect brillant. Ductilité, malléabilité. Electrons de conduction faiblement liés, d’où une propension à former des cations et des liaisons ioniques. Bonne conductivité thermique et électrique .
Mécanismes de rétention des métaux lourds sur un solide
Le processus physico-chimique à l’interface solide/liquide, qui peuvent permettre le piégeage des métaux lourds, sont les suivants :
Précipitation : C’est le passage d’une espèce de l’état dissout à l’état solide. Les métaux peuvent précipiter dans l’eau des pores ou à la surface des particules solides, dans un milieu naturel, les métaux précipitent principalement sous forme d’hydroxyde, de carbonate, de phosphate ou de sulfures .
Substitution dans le réseau cristallin : Un atome peut se substituer à un autre dans le réseau cristallin : sa charge et sa taille doivent alors être similaires. C’est par exemple, le cas d’un ion métallique incorporé dans le réseau cristallin lors de sa précipitation, ou bien qui diffuse dans le solide pour combler un vide ou remplacer un atome du solide .
Inclusion : Il s’agit d’impuretés piégées mécaniquement dans des pores non débouchant lors de la croissance des minéraux. Cela peut être sous forme dissoute ou solide.
Un élément métallique retenu à la surface d’un matériau (physiorption, complexation, précipitation, chimisorption) sera plus rapidement mis en solution et donc présentera d’avantage de risques de toxicité que s’il est inséré dans le réseau cristallin du matériau.
L’adsorption : Phénomène de surface par lequel des atomes ou des molécules se fixent sur la surface solide d’un substrat selon divers processus. Nous allons détailler ce procédé ultérieurement.
Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
PARTIE I : Partie bibliographique
Chapitre I : Généralités sur les déchets « la brique »
I. Description générale des déchets
I.1. Définition d’un déchet
I.2. Sources de déchets
I.2.1. Déchets industriels
I.2.2. Déchets ménagers et provenant des jardins maraîchers
I.2.3. Déchets des marchés de commerce
I.3. CLASSIFICATION DES DÉCHETS
I.3.1. Selon leur nature
I.3.2. Selon le mode de traitement et d’élimination
I.3.2.1. Déchets inertes
I.3.2.2. Déchets banals
I.3.2.3. Déchets spéciaux
I.3.2.4. Déchets dangereux
I.3.3. Selon les propriétés du déchet
I.3.3.1. Déchets dangereux
I.3.3.2. Déchets non dangereux
I.4. Définition de la brique
I.4.1. Historique des briques
I.4.2. Procédés de fabrication de briques cuites
I.4.2.1. Extraction et préparation des matières premières
I.4.2.2. Mélange
I.4.2.3. Façonnage
I.4.2.4. Séchage
I.4.2.5. Cuisson
I.4.3. Différents types de briques
I.4.3.1. Brique creuse
I.4.3.2. Brique de parement
I.4.3.3. Brique rouge
I.4.3.4. Brique réfractaire
I.4.4. Principale matière première
I.5. Travaux antérieurs sur l’adsorption des différents polluants sur le débris de la brique
II. Introduction
II.1. Généralités sur les métaux et les éléments traces
II.1.1. Terminologie
II.1.1.1. Notion d’éléments traces métalliques
II.1.1.2. Notions de métaux lourds
II.1.2. Origines des éléments traces métalliques dans le sol
II.1.2.1. Origine naturelle
II.1.2.2. Origine anthropique
a Activités industrielles
b Activités minières
II.1.3. Mécanismes de rétention des métaux lourds sur un solide
II.1.3.1. Précipitation
II.1.3.2. Substitution dans le réseau cristallin
II.1.3.3. Inclusion
II.1.3.4. L’adsorption
II.2. Généralités sur le chrome
II.2.1. Propriétés du chrome
II.2.2. Source d’émission du Chrome
II.2.2.1. Sources naturelles
II.2.2.2. Sources anthropiques
II.2.3. L’acide chromique
II.2.4. Normes et réglementation
II.3. Conclusion
III. Introduction
III.1. Définition de l’adsorption
III.2. Types d’adsorption
III.2.1. Adsorption physique
III.2.2. Adsorption chimique
III.3. Facteur influençant l’équilibre d’adsorption
III.3.1. Nature de l’adsorbant
III.3.2. Influence de l’adsorbat
III.3.3. Dimension des pores
III.3.4. Surface spécifique
III.3.5. Influence de la température
III.3.6. Influence du pH
III.4. Mécanisme d’adsorption
III.5. Procédés d’adsorption
III.5.1. Etude de l’adsorption en mode statique
III.5.1.1. Classification des isothermes.
III.5.1.2. Modélisation des isothermes d’adsorption
a Modèle de Langmuir
b Isotherme de Freundlich
c Modèle de Temkin
d Modèle de Dubinin-Radushkevich (D-R) (1947)
III.5.1.3. Modélisation des cinétiques d’adsorption
a Modèle pseudo-premier ordre
b Modèle pseudo-second ordre
c Modèle de diffusion intra-particulaire
III.5.2. Thermodynamique de l’adsorption
a Energie d’activation Ea
III.5.3. Etude de l’adsorption en mode dynamique
III.5.3.1. Une courbe de percé
III.5.3.2. Modélisation mathématique
a Modèle de Thomas
b Modèle de Yoon-Nelson
c Modèle de Dose -réponse
d Modèle d’Adams – Bohart
e Modèle de Clark
III.6. Différentes types d’adsorbants
III.6.1. Adsorbants industriels
III.6.2. Zéolithes
III.6.3. Alumines activées
III.6.4. Argiles activées
III.6.5. Charbons actifs
III.7. Conclusion
IV. Introduction
IV.1. Préparation du débris de la brique
IV.2. Caractérisation des échantillons
IV.2.1. Analyse chimique par fluorescence X
IV.2.2. Analyse chimique par spectroscopie infrarouge (IR)
IV.2.3. Mesure de la surface spécifique (Méthode BET)
IV.2.4. Diffraction des rayons X (DRX)
IV.2.5. Analyse thermogravimétrique (ATG)
IV.2.6. Analyse à microscopie électronique à balayage (MEB)
IV.2.7. Potentiel Zêta
IV.2.8. Détermination du pH de charge nulle (pHpzc)
IV.2.9. Granulométrie
IV.3. Protocole expérimental
IV.3.1. Matériels
IV.3.2. Réactifs
IV.3.3. Méthode de dosage du chrome (VI)
IV.3.4. La loi de Beer Lambert
IV.3.5. Procédé d’adsorption en mode batch
IV.3.5.1. Influence de la dose de l’adsorbant
IV.3.5.2. Influence du temps de contact
IV.3.5.3. Influence de la vitesse d’agitation
IV.3.5.4. Influence du pH
IV.3.5.5. Influence de la température
IV.3.5.6. Influence de la concentration initiale de la solution
IV.3.6. Procédé d’adsorption en mode dynamique
IV.3.6.1. Effet du débit
IV.3.6.2. Influence de la hauteur du lit
IV.3.6.3. Influence de la concentration initiale
IV.4. Conclusion
V. Caractérisation des débris de briques
V.1. Composition chimique
V.2. Etude par spectroscopie infrarouge
V.3. BET
V.4. Diffraction des rayons X
V.5. ATG
V.6. MEB
V.7. Zétametrie
V.8. Détermination du pH de charge nulle
V.9. Granulométrie
V.10. Etude de l’adsorption en batch
V.10.1. Effet des paramètres d’adsorption
V.10.1.1. Effet de la masse d’adsorbant
V.10.1.2. Détermination du temps de contact
V.10.1.3. Influence de la vitesse d’agitation et le temps d’agitation
V.10.1.4. Effet du pH
V.10.1.5. Effet de la température
V.10.1.6. Effet de la concentration
V.10.2.1. Détermination de type d’isotherme
V.10.2.2. Etude cinétique de l’adsorption
V.10.3. Modélisation des isothermes d’adsorption
V.10.3.1. Modèle de Langmuir
V.10.3.2. Modèle de Freundlich
V.10.3.3. Modèle de Temkin
V.10.3.4. Modèle de Dubinin- Radushkevich
V.10.4. Etude thermodynamique
V.10.4.1. Caractérisation thermique de l’adsorption
V.10.4.2. Energie d’activation Ea
V.11. Etude de l’adsorption en mode dynamique
V.11.1. Effet des paramétres d’adsorption
V.11.1.1. Effet du débit
V.11.1.2. Influence de la hauteur
V.11.1.3. Influence de la concentration
V.11.2. Modelisation en mode dynamique
V.11.2.1. Modèle de Thomas et Dose-réponse
V.11.2.2. Modèle de Yoon-Nelson
V.11.2.3. Modèle d’Adams-Bohart
V.11.2.4. Modèle de Clark
Conclusion Générale
Références bibliographiques
