Étude d'optimisation de la dégradation du Crystal violet en milieux aqueux par procédé d'oxydation avancé : la photocatalyse hétérogène - comparaison avec le processus Fenton

Abstract

Cette étude porte sur le traitement des eaux usées industrielles contaminées par le Crystal Violet (CV), un colorant toxique et résistant aux traitements classiques. Deux procédés d’oxydation avancée (POA) ont été comparés : • La photocatalyse hétérogène utilisant TiO₂ activé par UV, • Le procédé de Fenton, basé sur la réaction entre H₂O₂ et Fe²⁺. L’évaluation a été faite en variant plusieurs paramètres : concentration du colorant, pH, temps de réaction, doses de TiO₂ ou H₂O₂, avec un suivi par spectrophotométrie UV-Visible à 590 nm. L’analyse des résultats a été réalisée à l’aide du logiciel Statgraphics pour optimiser les conditions opératoires. Les résultats montrent que: • Le procédé de Fenton atteint un taux de décoloration de 96 %, mais produit des boues ferriques et nécessite un pH acide strict. • La photocatalyse hétérogène atteint une efficacité similaire (95–98 %), sans production de déchets solides et avec la possibilité de réutilisation du TiO₂. En conclusion, les deux procédés sont efficaces pour la dégradation du Crystal Violet. Le Fenton est rapide mais moins écologique, tandis que la photocatalyse est plus propre et durable, bien qu’elle dépende de la source UV.

تركز هذه الدراسة على معالجة مياه المستعملة وخاصةً تلك الملوثة بالأصباغ. وقد اختيرت صبغة الكريستال البنفسجي، المعروفة بسميتها ومقاومتها لعمليات المعالجة التقليدية، كنموذج. وكان الهدف الرئيسي هو تقييم فعالية عمليتين من عمليات الأكسدة المتقدمة (AOPs) في تحلل هذه الصبغة: التحفيز الضوئي غير المتجانس، باستخدام ثاني أكسيد التيتانيوم (TiO₂) المنشط بالأشعة فوق البنفسجية لإنتاج أنواع مؤكسدة قادرة على تحلل الملوث. عملية فينتون، القائمة على التفاعل بين بيروكسيد الهيدروجين (H₂O₂) وأيونات الحديدوز (Fe²⁺)، مما يسمح بتوليد جذور هيدروكسيل شديدة التفاعل (•OH). ركزت الدراسة على العديد من المعايير التجريبية المؤثرة، مثل: تركيز الصبغة، ودرجة الحموضة (pH)، وزمن التفاعل، وجرعة H₂O₂ أو TiO₂. رُصدت عملية إزالة اللون باستخدام مطيافية الأشعة فوق البنفسجية-المرئية عند طول موجي 590 نانومتر، وحُللت البيانات باستخدام برنامج Statgraphics لتحسين ظروف المعالجة لكل عملية. - حققت عملية فينتون معدل إزالة لون بنسبة 96%، إلا أنها أنتجت رواسب حديدية كمنتج ثانوي، وتطلبت درجة حموضة صارمة. - أظهر التحفيز الضوئي غير المتجانس كفاءة مماثلة (95-98%) دون إنتاج نفايات صلبة، مع ميزة إمكانية إعادة استخدام محفز ثاني أكسيد التيتانيوم. - كانت كلتا العمليتين فعالتين في تحلل الكريستال البنفسجي. تتميز عملية فينتون بالسرعة، لكنها أقل صداقة للبيئة، بينما يوفر التحفيز الضوئي حلاً أكثر استدامة ونظافة، على الرغم من اعتماده على التعرض لمصدر للأشعة فوق البنفسجية. أدى تحسين الظروف التجريبية إلى تحسين أداء هذه التقنيات، مما مهد الطريق للتطبيقات الصناعية لمعالجة المياه الملونة.