Synthèse Et Caractérisation Spectroscopique Des Hétéropolyanions De Type Dawson : Application En Catalyse Chimique

Résumé: Ce travail a pour objet la synthèse et la caractérisation de nouvelles molécules, matériaux obtenus à partir d’hétéropolyanions mixtes saturés de type Dawson ainsi que leur applications dans le domaine d’oxydation de certaines substances toxiques. Notre choix s’est porté sur la dégradation catalytique des colorants textiles et nous avons choisi le vert de malachite (VM) et l’écarlate solophényl BNLE (RS) comme polluants modèles. Les concepts de chimie verte sont peu à peu apparus comme une nécessité pour notre société qui souhaite développer des processus chimiques respectant l’environnement, afin d’en assurer la pérennité. Un grand nombre de réactions radicalaires impliquent des ions radicaux inorganiques en vue de la décontamination des eaux polluées par des composés organiques en utilisant les méthodes d’oxydations avancées (POAs) comme générateurs de radicaux ( .OH, SO4 .- ). Divers hétéropolyanions de type Dawson, comprenant plusieurs métaux de transition sont synthétisés et leurs principales caractéristiques ont été déterminées. Les analyses par spectroscopies IR et UV-Vis ont montré que tous les hétéropolyanions préparés à partir de l’espèce saturée de type Dawson présentent les bandes de vibration caractéristiques de l’anion de Dawson. La RMN 31P a montré que les hétéropolyanions sont purs. La constitution chimique des hétéropolyanions est confirmée par la spectroscopie MS-ES. La dégradation du vert de malachite en milieu aqueux a été étudiée par le procédé catalytique (H3FeP2W17MoO62/H2O2). Les résultats obtenus montrent que la dégradation catalytique du VM est due à la réaction du colorant avec les radicaux hydroxyles formés par le système catalytique employé. Les performances du procédé d’oxydation catalytique pouvaient être optimisées par la variation des paramètres expérimentaux. Le pH de la solution à traiter joue un rôle important sur les performances du procédé catalytique, car, il modifie la spéciation du H3FeP2MoW17O62 et de H2O2. Un pH fixé à 3, stabilise le catalyseur et l’oxydant dans le milieu et peut ainsi, améliorer la dégradation du VM. La concentration et la masse optimales en H2O2 et H3FeP2MoW17O62, dans le système H2O2/H3FeP2MoW17O62 sont respectivement 0,31 mol.L-1 et 0,03 g pour une concentration du VM égale à 20 mg.L-1 et une température de 30 °C. Une étude comparative de la dégradation de l’écarlate solophényl BNLE (RS) par deux systèmes d’oxydation (H2O2/H3FeP2MoW17O62) et (S2O8 2- /H3FeP2MoW17O62) a été effectuée. Cette étude a montré que les propriétés oxydantes du peroxyde d’hydrogène et le persulfate permettent une dégradation importante du RS. Ceci peut être expliqué par la forte réactivité de H2O2 et du S2O8 2- vis-à-vis des colorants azoïques. Contrairement au système H2O2/H3FeP2MoW17O62, le système S2O8 2- /H3FeP2MoW17O62 permet d’utiliser des valeurs de pH variées. L’efficacité de décoloration du rouge solophényl BNLE augmente avec la dose des oxydants (H2O2, S2O8 2- ) utilisés grâce à une production plus importante des radicaux ( .OH, SO4 .- ) jusqu’à une limite imposée par les réactions d’auto-inhibition. La concentration élevée des anions inorganiques (chlorures, sulfates, phosphates et nitrates) ralentit la dégradation du RS par un piégeage plus ou moins efficace des radicaux .OH et SO4 .- . L’activation des ions persulfate par l’hétéropolyanion H3FeP2MoW17O62 est prouvée. Les résultats obtenus révèlent que les ions S2O8 2- peuvent se décomposer en radicaux SO4 .- par l’hétéropolyanion du fer de type Dawson. Bien que ce radical ait des propriétés proches du radical hydroxyle, celui-ci permet d’avoir de meilleures cinétiques de décoloration du RS. De plus, la comparaison des deux systèmes, montre que le taux de minéralisation des solutions de RS par S2O8 2- /H3FeP2MoW17O62 est meilleur que celui obtenu par H2O2/H3FeP2MoW17O62.

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