Academic literature on the topic 'Eau – Épuration – Oxydation'

Le rôle de l'adsorption a été étudié dans l'oxydation catalytique hétérogène des molécules organiques et du sulfure d'hydrogène en présence d'oxyde métallique supporté. Les propriétés physiques et superficielles des supports ont été mesurées avant et après dispersion du catalyseur. Ensuite, on a étudié le comportement des catalyseurs et des supports vis-à-vis des ions minéraux rencontrés dans une eau naturelle type Méry-sur-Oise (hydrogénocarbonate de sodium et chlorure de calcium). La connaissance approfondie des propriétés superficielles des catalyseurs supportés et de leur affinité vis-à-vis des ions minéraux a permi de préciser le rôle du catalyseur et du support dans l'adsorption de quatre molécules organiques et de connaître les mécanismes de l'adsorption du salicylate (modèle des substances humiques) sur deux supports. Le rôle de l'adsorption dans l'oxydation catalytique a été par la suite estimé à l'aide d'expérimentation faite en présence d'ozone. Il apparaît que l'oxydation peut se produire lorsque la molécule est adsorbée ou non. Les mécanismes de l'oxydation catalytique restent proches de ceux connus de la phase homogène donc ils sont très sensibles au pH. Le catalyseur et les supports adsorbent l'ozone et participent à sa décomposition initiale en présence d'ions hydroxyle ou de peroxyde. La vitesse d'initiation radicalaire est certainement accélérée grâce au catalyseur mais pas suffisament pour éviter des réactions d' adsorption ou d'oxydation directe. L'étude sur l'oxydation catalytique du sulfure d'hydrogène met en évidence son adsorption-oxydation sous trois formes. Deux sont aisément réversibles et représentent la majorité du soufre adsorbé dans des conditions de concentration en sulfure faible. La forme la plus stable, un sulfure métallique, correspond à un empoisonnement limité de l'oxyde. Le support du catalyseur est inerte vis-à-vis des sulfures et des sulfates lorsque l'oxyde métallique est présent
The role of the adsorption was studied in the heterogeneous catalytic oxidation of the organic molecule and hydrogen sulfide with the dispersed support metal oxide. The physical and superficial properties was measured before and after dispersion of metal oxide. We have studied the catalyst behavior with the natural water mineraI ions. The knowledge of the superficial properties of metal oxide or support and their affinities for mineraI ions has allowed for clarifying their role in the adsorption of four organic molecules. It has also allowed for knowing the adsorption mecanisms of the salicylate (humic matter model) on two supports. Then, the role of the adsorption in catalytic oxidation was estimated with ozonation experimentations. It appears that the catalytic oxidation is happening whether the molecule is adsorbed or not. The mecanisrns of catalytic oxidation are similar to the ones of homogeneous oxidation and therefore pH sensitive. The metal oxide and supports have adsorbed ozone and have participated at its initial decomposition in presence of hydroxile or peroxide ions. The kinetic of this reaction is slow and the adsorption or direct oxidation are possible. The study of catalytic oxidation of hydrogen sulfide shows three adsorption-oxidation forms. Two forms are easily reversible and represent the major adsorbed sulfur for low values of concentration. The most stable form, metallic sulfide, corresponds at a weak poisonning of the metal oxide. The catalyst support is inert in regards to hydrogen sulfur when the metal oxide is present

L'objectif de ce travail a été d'examiner et de démontrer l'activité d'un catalyseur hétérogène lors de l'ozonation de solution aqueuse de quelques molécules modèles. Il devrait également permettre une meilleure connaissance des mécanismes impliqués dans ce système oxydant. Pour cela, une étude de l'oxydation par ozonation catalytique de quelques composés réfractaires (acide pyruvique, acétique, oxalique et oxamique) et de composés pharmaceutiques (iohexol, progestérone) a été menée. Dans une première partie, une augmentation de la dégradation et de la minéralisation des acides carboxyliques et de l'acide oxamique lors de l'ozonation catalytique a été observée. Les acides acétique et oxalique formés lors de l'oxydation de l’acide pyruvique sont les sous-produits majoritaires. La formation importante de l'ion ammonium par rapport à l'ion nitrate pour l'oxydation de l'acide oxamique montre une différence de mécanisme entre l'ozonation catalytique et l'oxydation par les radicaux hydroxyles ou l'ozone moléculaire. Dans une deuxième partie, consacrée à de plus faibles concentrations en composés a montré que l'iohexol et la progestérone peuvent être dégradés par ozonation. La présence de catalyseur accélère la réaction. Aucune de sous-produits n'a cependant été mise en évidence entre les deux systèmes oxydants. Les étapes du mécanisme comprendraient (1) l'interaction de l'ozone avec du catalyseur, (2) l'adsorption du composé sur le site actif formé, (3) l'oxydation du composé organique adsorbé, (4) la désorption des sous-produits. Le procédé d’ozonation catalytique peut donc l'oxydation de composés réfractaires mais aussi une voie de dégradation complémentaire pour les composés réactifs vis-à-vis de l'ozone ou des radicaux hydroxyles
The aim of this work is to examine and demonstrate the activity of a heterogeneous catalyst in the ozonation of an aqueous solution of some model molecules. The objective is also to better understand the mechanisms of this process. The oxidation of some refractory compounds (pyruvic acid, acetic, oxalic, and oxamic) and pharmaceutical compounds (iohexol, progesterone) by catalytic ozonation was carried out. In a first part, an enhancement of efficiency and mineralization of carboxylic acids and oxamic acid in catalytic ozonation was archived. The acetic acid and oxalic acid were formed the majority of by-products during the oxidation of pyruvic acid. Important formation of ammonium ion versus the nitrate ion for the oxidation of oxamic acid shows a difference between the mechanism of catalytic ozonation and oxidation by hydroxyl radical or ozone molecule. In the second part, for the pharmaceutical compounds studied (iohexol and progesterone), a degradation and identification of by-products of oxidation in catalytic ozonation versus ozonation was undertaken. Although the catalytic process unables the enhancement of the kinetic of oxidation, neither difference of by-products was observed which show the oxidation through free radicals. This effect of the catalyst promoted ozonation involves a process for degradation by the active species formed and hydroxyl radicals. The scheme of the reaction pathway was suggested that the mechanism consist of the steps: (1) the interaction of ozone with catalyst (2) adsorption of the compound on the active site formed, (3) oxidation of organic compound adsorbed, (4) desorption of the by-products

Dans la premiere partie de l'etude, les resultats obtenus lors de l'ozonation de solutions aqueuses d'atrazine, preparees dans l'eau ultra-pure tamponnee ont permis d'une part de valider une methode d'estimation des constantes cinetiques de reaction des radicaux hydroxyles sur des inhibiteurs de la reaction radicalaire (octanol, ions bicarbonates, acide fulvique) et d'autre part, de modeliser le rendement d'oxydation de l'atrazine en presence de peroxyde d'hydrogene au moyen de plan d'experiences (facteurs etudies: alcalinite bicarbonatee, concentration en carbone organique, dose d'ozone appliquee ou consommee). Par contre, les experiences similaires effectuees avec diverses eaux naturelles n'ont pas permis d'estimer d'une maniere correcte la concentration globale en inhibiteurs presents dans ces eaux. L'application des modeles obtenus en solutions synthetiques n'a pas conduit a une prevision des rendements d'elimination en atrazine. Les experiences de cinetique realisees dans la seconde partie de l'etude ont permis de determiner les constantes cinetiques de reaction de l'ozone moleculaire et des radicaux hydroxyles sur quelques phenyl-urees (chlortoluron, diuron, isoproturon, linuron) et acetamides (alachlor, metolachlor, propachlor). Les experiences de cinetique competitive ont par ailleurs mis en evidence que certains herbicides (diuron) peuvent etre oxydes par les radicaux carbonates lors de l'ozonation de ces composes en milieu aqueux en presence de bicarbonate et de carbonate de sodium

Ce travail a eu pour objectifs, d'une part d'eprouver l'efficacite de l'ozonation et de l'ozonation combinee vis-a-vis de divers composes organiques, d'autre part de contribuer a la connaissance des sous-produits d'oxydation par le systeme o#3/h#2o#2 de quelques pesticides. A ph legerement basique ( 8), en l'absence de pieges a radicaux et en reacteur semi-continu, l'efficacite de l'ozonation seule, de la perozonation (o#3/h#2o#2 ; rapport molaire h#2o#2/o#3 = 0,4 g/g) et de la catazonation (o#3/catalyseur a base de tio#2) vis-a-vis des pesticides est comparable. En revanche, dans ces memes conditions, pour la plupart des molecules organiques (acides simples, acides fulviques aquatiques, proteine, hydrate carbone), l'ordre d'efficacite o#3 < o#3/h#2o#2 < o#3/catalyseur semble se degager. Toutefois, la capacite adsorbante du catalyseur utilise minimise sensiblement l'efficacite du procede catalytique. L'oxydation du lindane, du metolachlor, du mecoprop et de l'isoproturon par le couplage o#3/h#2o#2 conduit dans tous les cas a une mineralisation limitee du carbone organique et a une dechloration complete. Les premiers sous-produits identifies indiquent que les reactions portent essentiellement sur les liaisons c-h des groupements les plus accessibles de la molecule, mais egalement sur la liaison c-n dans le cas de l'isoproturon, conduisant a la formation de composes oxygenes (fonctions alcools, carbonyles). Les composes detectes sont: un dichloro- et un trichlorochlorophenol (lindane), l'oxo metolachlor et des composes cyclises (metolachlor), le 2-methyl-4-chlorophenol et des 2-methyl-4 chlorophenylesters (mecoprop), des composes phenyles et/ou azotes divers (isoproturon)

L'eau de la nappe de l'ile de la motte contient de 0,6 a 1 mg. L##1 de mn(ii). Pour eliminer le manganese indesirable, une station de demanganisation a ete construite en 1986. Les boues de lavage de la station contiennent une abondante microflore filamenteuse plus ou moins incrustee d'oxydes de manganese et constituee principalement de bacteries de type leptothrix. Ces boues de lavage ont servi a l'ensemencement de mini-filtres de laboratoire ou de pilotes industriels et ont permis un demarrage rapide de la demanganisation. En mini-filtre, une demanganisation totale n'a pas ete possible lorsque les boues avaient ete sterilisees ou lorsque l'eau d'alimentation contenait de l'azoture de sodium. L'apport de matiere organique exogene dans l'eau d'alimentation a inhibe la demanganisation; l'extrait de levure a meme provoque une importante solubilisation du manganese. Un apport de phosphate dans l'eau a provoque une diminution de la proportion des bacteries de type leptothix au profit des bacteries de type crenothrix. Il se produit une evolution des bacteries engainees du type leptothrix vers le type crenothrix; ces dernieres pourraient etre une simple variation morphologique d'une ou de plusieurs especes de leptothrix. Ceci a ete accompagne d'une inhibition partielle de la demanganisation. Deux souches pures ont ete etudiees. Elles n'excretent pas dans le milieu de molecule permettant l'oxydation du mn(ii), mais un contact entre le mn(ii) et les cellules et la presence d'une source de carbone organique sont necessaires. L'oxydation du mn(ii) par les deux souches est inhibee, au moins partiellement, par l'azoture de sodium et le chloramphenicol

Cette étude a pour objet un nouveau procédé de traitement des effluents aqueux industriels chargés en matière organique et difficilement traitables par voie biologique. Ce procédé hybride couple l’adsorption sur des zéolithes hydrophobes et l’oxydation par l’ozone au sein d’un unique réacteur. La première partie de cette étude concerne les interactions binaires entre les différents éléments du procédé : la molécule cible, les adsorbants et l’ozone. Cette étude permet d’améliorer la compréhension des mécanismes fondamentaux ; différentes méthodes de mise en œuvre du procédé hybride sont alors envisagées et étudiées dans une seconde partie. Les paramètres choisis pour évaluer les différentes configurations sont les vitesses d’élimination de la molécule cible et de ses sous-produits ainsi que la consommation d’ozone. Dans toutes les configurations, les vitesses d’élimination augmentent et la consommation d’ozone diminue par rapport à un procédé d’ozonation en absence de zéolithe. Le procédé hybride peut être configuré selon deux méthodes : une méthode séquentielle comportant une phase d’adsorption suivie d’une phase de régénération de l’adsorbant par l’ozone et une méthode dans laquelle l’effluent aqueux et l’ozone sont introduits simultanément et en continu à travers un lit fixe de zéolithe
This study investigates a new hybrid process to degrade organic species in an industrial wastewater which is not suitable for biological treatment. This hybrid process consists of adsorption onto hydrophobic zeolites and oxidation with ozone in a single reactor. The first part of this study concerns the binary interactions between the different components of the process: the target compound, the adsorbents and ozone. This study leads to a better understanding of the fundamental mechanisms. This information is then used in the second part of the study in which different configurations for the hybrid process are investigated. The parameters used to evaluate the process are the removal rate of the target compound, the removal rate of the by-products and the ozone consumption. In all the configurations the removal rates are enhanced and the ozone consumption is decreased compared with ozonation in absence of zeolite. The hybrid process can be configured in two ways: a sequential method consisting of an adsorption stage followed by a regeneration stage using ozone; and a continuous method in which the target compound and the ozone are simultaneously introduced into a fixed bed of zeolites

Dans ces travaux de recherche nous avons cherché à développer et optimiser un procédé d’oxydation avancée dédié au traitement de l’eau. Pour cela, Nous avons développé un procédé combinant la génération de radicaux hydroxyles par décharge plasma à pression atmosphérique et un catalyseur fixe. L’originalité de ce travail a été d’utiliser un système d’écoulement permettant l’obtention d’un film liquide (épaisseur < 1mm) afin de permettre une interaction entre le plasma, le liquide et la surface catalytique. Les résultats ont montré que la décharge de type DBD était préférable au Glidarc, plus thermique, plus énergétique et produisant trop de NOx. Les valeurs d’efficacités respectives ont été de 0,67 g.kWh-1 (DBD) et 0,23 g.kWh-1 (Glidarc). Les résultats ont également montré que le matériau de la surface d’écoulement pouvait influencer l’efficacité du procédé. Ainsi dans le cas du laiton, la présence de réactions de corrosion produisant des NO2- réduit l’efficacité de moitié comparée à une plaque d’acier. Le développement d’un modèle CFD 1D du procédé a également été effectué. Celui-ci a permis d’estimer que l’efficacité énergétique de production des HO⋅ est de 4,4.10-9 molHO.J-1 pour la décharge DBD. Il a également permis de montrer que les facteurs majoritairement limitants étaient la présence de réactions parasites telles que la recombinaison des HO⋅. Le modèle a également montré que les réactions chimiques ne durent pas plus de 1µs après l’impact du streamer et n’ont lieu que dans les premiers 5% d’épaisseur de liquide. Enfin, un dépôt catalytique de DLC dopé à l’argent et réalisé par rf-PECVD a permis d’améliorer de près de 10% l’efficacité maximale du procédé. Mots clés : Procédé d’Oxydation Avancée, décharge à barrière diélectrique, Glidarc, dépollution, rf-PECVD, Diamond-Like Carbon, catalyseur, argent, modélisation CFD.
Dans ces travaux de recherche nous avons cherché à développer et optimiser un procédé d’oxydation avancée dédié au traitement de l’eau. Pour cela, Nous avons développé un procédé combinant la génération de radicaux hydroxyles par décharge plasma à pression atmosphérique et un catalyseur fixe. L’originalité de ce travail a été d’utiliser un système d’écoulement permettant l’obtention d’un film liquide (épaisseur < 1mm) afin de permettre une interaction entre le plasma, le liquide et la surface catalytique. Les résultats ont montré que la décharge de type DBD était préférable au Glidarc, plus thermique, plus énergétique et produisant trop de NOx. Les valeurs d’efficacités respectives ont été de 0,67 g.kWh-1 (DBD) et 0,23 g.kWh-1 (Glidarc). Les résultats ont également montré que le matériau de la surface d’écoulement pouvait influencer l’efficacité du procédé. Ainsi dans le cas du laiton, la présence de réactions de corrosion produisant des NO2- réduit l’efficacité de moitié comparée à une plaque d’acier. Le développement d’un modèle CFD 1D du procédé a également été effectué. Celui-ci a permis d’estimer que l’efficacité énergétique de production des HO⋅ est de 4,4.10-9 molHO.J-1 pour la décharge DBD. Il a également permis de montrer que les facteurs majoritairement limitants étaient la présence de réactions parasites telles que la recombinaison des HO⋅. Le modèle a également montré que les réactions chimiques ne durent pas plus de 1µs après l’impact du streamer et n’ont lieu que dans les premiers 5% d’épaisseur de liquide. Enfin, un dépôt catalytique de DLC dopé à l’argent et réalisé par rf-PECVD a permis d’améliorer de près de 10% l’efficacité maximale du procédé. Mots clés : Procédé d’Oxydation Avancée, décharge à barrière diélectrique, Glidarc, dépollution, rf-PECVD, Diamond-Like Carbon, catalyseur, argent, modélisation CFD.
The aim of this research lies in the development and optimization of an advanced oxidation process dedicated to wastewater treatment. This process combines an atmospheric plasma discharge with an immobilized catalyst (Ag-DLC) in order to generate hydroxyl radicals. The novelty of this work relies in the use of a falling thin film system (thickness < 1mm) to promote the interaction between plasma discharge, the solution and the catalytic surface. The results demonstrate the interest of employing a Dielectric Barrier Discharge configuration instead of a Glidarc system. Indeed, the Glidarc system leads to a too high production level of NOx. The efficiencies of these two processes were respectively 0,67 g.kWh-1 and 0,23 g.kWh-1 for the DBD and the Glidarc system. Moreover, the influence of the counter-electrode / flowing plate material on the process efficiency was pointed out. Compared to stainless steel, the presence of corrosion reactions on the brass surface produced NO2- and thus, reduced the process efficiency. The production of HO⋅ radicals at the plasma / water interface was estimated to be 4,4.10-9 molHO.J-1 by the use of 1D CFD modeling. Side reactions such as HO⋅ recombinaison appear as the major limiting factors. Futhermore the model demonstrates that the time needed to complete all the chemical reactions was less than 1 µs and these reactions occurred only in the first 5% of the top liquid film. Finally with an Ag-DLC based catalytic coating elaborated by RF-PECVD, the efficiency was increased to 10% compared to the best efficiency observed with the non-catalytic system. Keywords : Advanced Oxidation Process, Dielectric barrier discharge, Glidarc, depollution, rf-PECVD, Diamond-Like Carbon, catalyst, silver, CFD modelling.
The aim of this research lies in the development and optimization of an advanced oxidation process dedicated to wastewater treatment. This process combines an atmospheric plasma discharge with an immobilized catalyst (Ag-DLC) in order to generate hydroxyl radicals. The novelty of this work relies in the use of a falling thin film system (thickness < 1mm) to promote the interaction between plasma discharge, the solution and the catalytic surface. The results demonstrate the interest of employing a Dielectric Barrier Discharge configuration instead of a Glidarc system. Indeed, the Glidarc system leads to a too high production level of NOx. The efficiencies of these two processes were respectively 0,67 g.kWh-1 and 0,23 g.kWh-1 for the DBD and the Glidarc system. Moreover, the influence of the counter-electrode / flowing plate material on the process efficiency was pointed out. Compared to stainless steel, the presence of corrosion reactions on the brass surface produced NO2- and thus, reduced the process efficiency. The production of HO⋅ radicals at the plasma / water interface was estimated to be 4,4.10-9 molHO.J-1 by the use of 1D CFD modeling. Side reactions such as HO⋅ recombinaison appear as the major limiting factors. Futhermore the model demonstrates that the time needed to complete all the chemical reactions was less than 1 µs and these reactions occurred only in the first 5% of the top liquid film. Finally with an Ag-DLC based catalytic coating elaborated by RF-PECVD, the efficiency was increased to 10% compared to the best efficiency observed with the non-catalytic system. Keywords : Advanced Oxidation Process, Dielectric barrier discharge, Glidarc, depollution, rf-PECVD, Diamond-Like Carbon, catalyst, silver, CFD modelling.

Ce travail a eu pour objectif de déterminer la participation des radicaux hydroxyle et carbonate à l'oxydation de l'atrazine et du diuron lors de l'ozonation d'eaux contenant des ions hydrogénocarbonate. La contribution des différents radicaux à l'élimination de ces deux pesticides a été étudiée en absence et en présence de matière organique. Les expériences d'ozonation ont été menées dans des eaux reconstituées au laboratoire, contenant des ions hydrogénocarbonate et de l'acide glycolique et dans des eaux naturelles. En absence de matière organique, les ions hydrogénocarbonate sont certes considérés comme des pièges à radicaux hydroxyle mais constituent également des promoteurs de la production des radicaux carbonate. Ainsi, pour différentes concentrations en ions hydrogénocarbonate (0,35 mM, 7 mM et 70 mM), des concentrations relativement élevées en radicaux carbonate ont été obtenues au cours des expériences d'ozonation. Ces radicaux carbonate s'avèrent majoritairement responsables de l'oxydation de l'atrazine et du diuron pour les concentrations en ions hydrogénocarbonate étudiées. En présence de matière organique (acide glycolique), les ions hydrogénocarbonate constituent toujours des promoteurs de la production des radicaux carbonate. Cependant, pour de faibles concentrations en ions hydrogénocarbonate, les concentrations en radicaux carbonate diminuent lorsque la concentration en acide glycolique augmente. La participation des radicaux carbonate à l'oxydation de l'atrazine et du diuron devient alors plus faible. L'entité oxydante (OHʿ, CO3ʿ-) responsable de la dégradation des pesticides dépend alors de la composition chimique des eaux étudiées (teneurs en ions hydrogénocarbonate et en matière organique)
The aim of this study was to determine the contribution of hydroxyl and carbonate radicals to atrazine and diuron oxidation during ozonation of water containing hydrogenocarbonate ions. The part of each radical (hydroxyle and carbonate) to the degradation of the two pesticides was calculated with and without organic matter. In absence of organic water, what ever the concentrations of hydrogecarbonate ions, the oxidation of pesticides seemed mainly due to the attack of carbonate radicals. In presence of organic matter, the concentrations of carbonate radicals decreased for slight concentrations of hydrogenocarbonate ions. The participation of carbonate radicals to atrazine and diuron oxidation became slighter

L'oxydation en phase aqueuse de composes organiques par le peroxyde d'hydrogene catalysee par les sels de fer (reactif de fenton), exploitee a la temperature de 120c environ (procede wpo#) conduit a une elimination satisfaisante de la matiere organique, mais malgre tout limitee par l'accumulation d'acides carboxyliques refractaires (acetique, oxalique,). Le systeme catalytique fe/cu/mn, utilise en remplacement du fer conduit a une oxydation quasi-totale des dits acides, dans des conditions operatoires (100c) moins contraignantes que celles du procede classique. L'association des trois sels conduit a une activite catalytique superieure a celle observee pour chacun des sels isoles. Ce phenomene marque de synergie apparente s'explique par l'interaction des especes fe et cu lors de la decomposition du peroxyde. Il s'explique aussi par le role specifique de chaque sel sur l'oxydation de chaque acide carboxylique: role specifique de cu dans le cas de l'acide acetique et surtout role de mn dans le cas de l'acide oxalique ou semble intervenir un mecanisme non radicalaire. Ce nouveau procede catalyse par le trio catalytique fe/cu/mn a pu etre utilise avec succes pour le traitement complet de pollutions organiques industrielles aqueuses refractaires au procede classique wpo#. Enfin, le probleme de la separation des sels de metaux apres reaction est aborde. Les resultats de ce travail renforcent les potentialites d'utilisation du peroxyde d'hydrogene dans le traitement des effluents industriels organiques aqueux