Synthèse et caractérisation des nanocomposites à base de polymères conducteurs et des métaux de transition pour la dégradation des polluants organiques

Abstract

Cette thèse explore la synthèse et la caractérisation de nanocomposites à base de polyaniline, de nickel et de cuivre, envisagés comme adsorbants et photocatalyseurs pour éliminer les polluants organiques tels que le bleu de méthylène, le cristal violet et le diclofénac sodium. Ces polluants ont été choisis en raison de leurs implications environnementales et sanitaires. L’étude a révélé que les nanocomposites PANI/PVA-NiCu sont d’excellents adsorbants. Après optimisation des paramètres opérationnels, ils ont atteint une efficacité d'adsorption de 94% pour le bleu de méthylène en 180 minutes et de 99,93% pour le cristal violet en seulement 45 minutes. Ces performances exceptionnelles ont été obtenues avec les nanocomposites PANI/PVANi50Cu50. Les modèles cinétiques pseudo-second-ordre et isotherme de Langmuir ont correspondent parfaitement aux données expérimentale (R² > 0,98). De plus, l’analyse thermodynamique a confirmé que l’adsorption est un processus endothermique.

En termes de photocatalyse, les nanocomposites se sont avérés efficaces pour dégrader le diclofénac sodium. L'alliage PANI/PVA-Cu85Ni15 s’est distingué en dégradant plus de 90% du diclofénac sodium. Les autres alliages ont également montré des taux de dégradation prometteurs. En conclusion, cette thèse souligne l'efficacité remarquable de nanocomposites dans l’élimination de colorants et de résidus pharmaceutiques, offrant des solutions prometteuses pour atténuer les impacts négatifs sur l'environnement et la santé. Abstract

This thesis explores into the synthesis and characterization of nanocomposites based on polyaniline, nickel and copper. These materials are envisioned as potent adsorbents and photocatalysts for the removal of specific organic pollutants such as methylene blue, crystal violet, and diclofenac sodium. The selection of these pollutants is based on their significant environmental impact and potential health risks. The study demonstrates that the PANI/PVA-NiCu nanocomposites serve as excellent adsorbents. Through the optimization of operational parameters, these nanocomposites achieved an impressive adsorption efficiency of 94% for methylene blue within 180 minutes and a remarkable 99.93% for crystal violet in a mere 45 minutes. These exceptional performances were particularly obtained with the PANI/PVA-Ni50Cu50 nanocomposites. The experimental data aligns exceptionally well with the pseudo-second-order kinetic and Langmuir isotherm models (R² > 0.98), and a thermodynamic analysis further confirmed the endothermic nature of the adsorption process. In terms of photocatalysis, the nanocomposites proved their efficacy in degrading diclofenac sodium. The PANI/PVA-Cu85Ni15 alloy was especially effective, degrading over 90% of diclofenac sodium. Other alloys also demonstrated promising degradation rates. In conclusion, this thesis underscores the exceptional capability of these nanocomposites in eliminating dyes and pharmaceutical residues. It paves the way for promising strategies to mitigate the adverse effects on our environment and health. ملخص تستكشف هذه الأطروحة تركيب وتوصيف المركبات النانوية المعتمدة على البوليانيلين والنيكل والنحاس. تعتبر هذه المواد مواد ماصة ومحفزات ضوئية قوية تهدف لإلزالة الملوثات العضوية مثل أزرق الميثيلين والبنفسجي البلوري وديكلوفيناك الصوديوم. تم اختيار هذه الملوثات نسبة الى تأثيرها البيئي الكبير والمخاطر الصحية المحتملة التي تسببها . توضح الدراسة أن المركبات النانوية PANI/PVA-NiCuتعمل كمواد ماصة ممتازة. من خلال تحسين العوامل المؤثرة على عملية الإدمصاص، حققت هذه المركبات النانوية كفاءة ادمصاص مذهلة بنسبة 94% ألزرق الميثيلين في غضون 180 دقيقة و99.93% للبنفسجي البلوري في 45 دقيقة فقط. تم الحصول على هذه النتائج الاستثنائية بشكل خاص باستخدام المركبات النانوية .PANI/PVA-Ni50Cu50 تتوافق هذه البيانات التجريبية بشكل جيد للغاية مع نماذج الحركة من الدرجة الثانية ونموذج R² > 0.98) Langmuir) ، كما أكد التحليل الديناميكي الحراري الطبيعة الماصة للحرارة لعملية الامتزاز. وفيما يتعلق بالتحفيز الضوئي، أثبتت المركبات النانوية فعاليتها في تحليل ديكلوفيناك الصوديوم. وكانت سبيكة PANI/PVA Cu85Ni15فعالة بشكل خاص، حيث أدت إلى تحلل أكثر من 90% من ديكلوفيناك الصوديوم. كما أظهرت السبائك األخرى أيضا معدلات تحفيزضوئي واعدة. وفي الختام، تؤكد هذه الأطروحة القدرة الاستثنائية لهذه المركبات النانوية في القضاء على الأصباغ وبقايا الأدوية. و بذلك تمهد الطريق لإستراتيجيات واعدة للتخفيف من الأثار الضارة لهذه المركبات على بيئتنا وصحتنا.