Academic literature on the topic 'Polluants organiques – Absorption et adsorption'

Résumé L’avancement industriel et technologique à l'échelle mondiale a introduit des polluants de natures diverses dans l'eau. Les polluants peuvent être des contaminants organiques et des métaux lourds. Leur présence dans des effluents industriels où l'eau potable est un problème de santé publique en raison de leur absorption et, par la suite, leur accumulation dans l’organisme humain. Les règlements de pollution de l'eau exigent que les industries textiles réduisent considérablement la quantité de colorants dans leurs rejets. L'adsorption, procédé de traitement des eaux usées, exploite la capacité de quelques solides pour concentrer certaines substances sur leurs surfaces. Généralement, l’adsorbant le plus utilisé pour le traitement des effluents textiles est le charbon activé. La capacité de la bentonite pour enlever la couleur a été reconnue il y a quelque temps. Dans ce travail, nous avons étudié la cinétique d’adsorption d’un colorant acide, le rouge de Congo, en solution aqueuse sur un matériau argileux naturel (bentonite) dans un processus en lots. La concentration initiale du colorant était de 30 mg•L‑1 déterminée par une méthode spectrophotométrique. L’influence de certains paramètres, comme la vitesse d’agitation, la masse d’argile en solution, la concentration initiale du colorant et la granulométrie a été étudiée. Les résultats ont montré pour la vitesse d’adsorption : (i) une augmentation avec la vitesse d’agitation et la masse d’argile et, (ii) une décroissance avec la concentration initiale en colorant et la granulométrie. Cinq modèles de transport externe ont été étudiés et ont montré que l’ordre de grandeur du coefficient, kf, se trouve dans la gamme de 10‑5 à 10‑4•ms‑1.

Le terme "lixiviat" ou "jus de décharge", désigne l'eau qui a percolé à travers les déchets en se chargeant de polluants. Ces effluents pollués doivent être traités. En raison des exigences croissantes des normes de rejet et de la stabilisation des lixiviats au cours du temps, de nouvelles techniques ont fait leur apparition dans ce domaine. La technologie de l'osmose inverse s'est développée dans de nombreux pays européens. Cependant cette technique sélective et coûteuse, se justifie seulement quand les normes sont drastiques. C'est pourquoi la nanofiltration pourrait constituer une solution intermédiaire. L'objectif de ce travail est de contribuer à mieux maîtriser cette technique pour l'élimination de la Demande Chimique en Oxygène (DCO) récalcitrante, subsistant après les traitements biologiques classiques. Nous avons évalué les performances de trois membranes (organiques et minérales) pour l'abaissement de la charge organique, en fonction des conditions hydrodynamiques (vitesse et pression). Chacune de ces membranes possède un comportement spécifique vis à vis de ces lixiviats stabilisés (adsorption, polarisation de concentration, obstruction des pores). L'influence d'une coagulation préalable sur les performances d'épuration a également été examinée pour l'une des membranes. Cette étude constitue une étape préliminaire au dimensionnement d'une installation.

Cette étude a été menée pour mettre en évidence le rôle des interactions non-réactives entre ions et molécules organiques dans le mécanisme primaire d‘adsorption que constitue la physisorption. Les conditions choisies permettent cependant de grossièrement imiter certaines situations environnementales où les suspensions de silice (typiquement des grains de sable) peuvent échanger des polluants adsorbés avec des eaux interstitielles (dans le sol) ou au sein d’une nappe d’eau. Les expériences ont été faites sur des suspensions de silice avec des solutions de carbofuran et de nitrate de plomb, puis de naphtalène et de nitrate de plomb et enfin de naphtalène et de carbofuran. De façon générale, la présence d’un des composants favorise l’adsorption de l’autre et réciproquement. Cependant, la présence d’eau d’hydratation à la surface de la silice conduit à des effets modulés: les molécules organiques ont une affinité beaucoup moins grande. Avec cette interface qu’avec l’interface eau/air. Quand une deuxième molécule organique, i. E. Le carbofuran est ajoutée au mélange naphtalène-nitrate de plomb, il semble que la couche du naphtalène ne soit pas fortement modifiée, ni dans sa position, ni dans la quantité contenue, mais l’adsorption du carbofuran est augmentée et l'adsorption ionique fortement augmentée. Une application! sommaire des idées fondamentales du modèle de Wagner-Onsager-Samaras montre que les effets électrostatiques (i. E. De constantes diélectriques) sont responsables de cette adsorption ionique forte, mais la structure de la double couche organique sous-jacente joue un rôle majeur pour obtenir ce résultat
This study was aimed at evidencing the role of non-reactive interactions between ions and organic molecules in the primary adsorption mechanism, constituted by physi-sorption. The chosen conditions allow one, however, to roughly simulate some environniental situations where silica suspensions, e. G. Grains of sand, can exchange adsorbed pollutants with interstitial waters in sous or within a water sheet. Experiments were made on silica suspensions with, at first, lead nitrate and carbofuran solutions, then lead nitrate and naphthalene solutions and finally naphthalene and carbofuransolutions. One should note that the adsorption of one of the components is usually favoured by the presence of the other one and conversely. However, the water lying at the silica surface leads to non-straightforward effects: organic molecules have a far much lower affinity with this interface than with the water/air interface. Addition of a second organic molecule, i. E. Carbofuran, to the lead nitrate-naphthalene mixture apparently induced no drastic change in the position or richness of the naphthalene layer; on the other hand, carbofuran adsorption was greater than previously, and ionic adsorption was strongly enhanced. A rough application of the fundamental ideas developed in the Wagner-Onsager-Samaras model to these interfaces showed that electrostatic effects are responsible for this greater ionic adsorption and suggested that the structure of the inner organic double layer plays a major role in this result

L'objectif de ce travail est d'étudier les potentialités d'une unité pilote semi-industrielle de lavage biologique pour le traitement d'un mélange complexe de Composés Organiques Volatils (COV). Son originalité réside dans la complexité du mélange traité, qui contient onze polluants de natures chimiques différentes (esters, cétones, alcool, composés aromatiques et chlorés). Dans un premier temps, l'unité pilote a été équipée d'une colonne à garnissage. Ces essais ont montré, en terme d'élimination des composés, une amélioration de l'abattement des composés peu solubles par leur traitement en mélange avec des composés hydrophiles. En terme d'adaptation de la microflore, il a été montré que l'élimination des composés par les micro-organismes présentant des potentialités de dégradation des COV serait induite par l'accumulation de ces composés dans la phase aqueuse. L'atteinte d'une valeur seuil (70-80 mg/l eau) serait nécessaire pour amorcer la biodégradation. A l'état stationnaire, les composés transférés dans la phase aqueuse sont éliminés par la microflore. Le liquide de lavage est par conséquent régénéré avant son renvoi en tête de colonne. De plus, la perturbation engendrée par l'augmentation de la charge polluante est transitoire, un nouvel état stationnaire se dégageant au bout d'un certain temps. Néanmoins, les limites d'utilisation du système ont été approchées : le transfert de masse gaz/liquide des composés hydrophobes et le colmatage de la colonne au bout de vingt semaines d'utilisation. Puis, la colonne de lavage à garnissage a été remplacée par une colonne à pulvérisation. Les résultats ont montré que les pourcentages d'élimination restent globalement similaires pour chaque composé. L'utilisation de la colonne à pulvérisation affranchit le système des problèmes de colmatages. La limite d'utilisation de l'unité pilote reste le transfert de masse gaz/liquide des composés hydrophobes. Pour optimiser ce transfert des composés hydrophobes, un tiers solvant a été utilisé en mélange avec liquide de lavage. Des essais préliminaires ont été menés sur un dispositif d'absorption en réacteur semi continu. Il a été montré une amélioration des constantes de transfert et des concentrations de saturation dans la phase liquide pour les composés aromatiques. La transposition sur le pilote semi-industriel a montré une nette amélioration des pourcentages d'abattement de ces composés
The objective of this work is to study the potential of a semi-industrial pilot bioscrubber for the treatment of a complex mixture of Volatile Organic Compounds (VOC). Its originality lies in the complexity of the treated mixture, which contains eleven pollutants of various chemical nature (esters, ketones, alcohol, aromatic and chlorinated compounds). Initially, the pilot unit was equipped with a packed column. The tests showed that, in terms of elimination of the compounds, there is an improvement of the abatement of poorly soluble componunds when they are mixed with hydrophilic compounds. In terms of microflore adaptation, it was shown that the elimination of VOC's by micro-organisms would be induced by the accumulation of these compounds in the aqueous phase. Attaining of a value threshold (70-80 mg/l water) would be necessary to start the biological breakdown of these compounds. In the stationary state, the compounds transferred in the aqueous phase are eliminated by the microflore. The scrubbing liquid is consequently regenerated before its return at the head of column and the percentage of abatement is thus comparable to the percentage of elimination of the compounds. Moreover, the disturbance generated by the increase of the pollutant load is transitory, because a new stationary state emerged. Nevertheless, it was possible to approximate the operational limits of the system: the liquid/gas mass transfer of the hydrophobic compounds and the clogging of the column after twenty weeks of use. To overcome these problems, the packed column was replaced by a spraying column. The results showed that the percentages of elimination were the same. The use of the spraying column freed the system from the clogging. However, the operational limit of the pilot unit remains the liquid/gas mass transfer of the hydrophobic compounds. To optimize this transfer, a second dispersed liquid phase was used. Preliminary tests were carried out on an absorption assembly. An improvement of the transfer in the liquid phase for the aromatic compounds was shown. The transposition on the semi-industrial pilot demonstrated a clear improvement of the percentages of abatement of these compounds

Le premier objectif des études présentées dans cette thèse est de caractériser un gisement argileux kaolinique de la région du sud-ouest Algérien qui n’a jamais été exploité auparavent, d’améliorer les propriétés de surface de cette argile suite à des modifications réalisées par revêtement avec un aminosilane (APTES) ou par échange cationique avec un agent tensioactif (CTAB), ce qui nous a permis de développer les sites actifs à la surface de ce matériau. Les matériaux préparés ont été caractérisés par DRX, ATG, IRTF, MET et MEB. Deux autres matériaux d’origine végétale d’une grande abondance au sud-ouest Algérien qui sont les racines de la plante Calotropis Procera et les noyaux de dattes de Feggous sont aussi caractérisés. Le second objectif de cette étude est l’application de ces matériaux dans l'élimination de différents types de polluants en solutions aqueuses : métaux lourds (Zn(II) et Mn(II)) et Colorants synthétiques anionique et cationique (Rouge Congo et Violet de gentiane) pour une mise en évidence de l’efficacité des matériaux argileux et végétaux vis-à-vis de l'adsorption de ces polluants. L’étude de l’adsorption consiste à discuter les effets du temps de contact, pH et la concentration initiale du soluté en utilisant une technique d'adsorption en batch. L’effet de la température a permis de réaliser une étude thermodynamique pour définir la nature des phénomènes d’adsorption. En outre, différents modèles de cinétique (premier et second ordres) et d’isothermes d’adsorption (Langmuir et Freundlich) sont utilisés pour l’évaluation de la capacité des supports kaoliniques naturel et modifiés (K08, KC et KS) et des supports végétaux (CP et ND) à adsorber ces polluants organiques et inorganiques. Le kaolin naturel (K08) a montré une bonne affinité vis-à-vis tous les polluants avec des capacités d’adsorption remarquables ; cette capacité a considérablement évolué par la modification. Le kaolin modifié (KS) s’avère le meilleur adsorbant pour ces types de polluants (métaux lourds et colorants synthétiques). Les racines de CP présentent une très bonne affinité pour les métaux lourds, alors que les noyaux de dattes donnent des résultats plus remarquables pour la biosorption des colorants
The first aim of the studies presented in this thesis is to characterize a kaolin clay deposit in south-western Algerian region which has never been exploited, to improve the surface properties of the clay due to changes made by coating with an amino silane (APTES) or cationic exchange with a surfactant (CTAB), which allowed us to develop the active sites on the surface of this material. The prepared materials were characterized by XRD, TGA, FTIR and SEM. Two other vegetable materials of great abundance in the southwest Algerian who are the roots of the plant Calotropis Procera and Feggous date stones are also characterized. The second aim of this study is the application of these materials in removing different kinds of pollutants in aqueous solutions: heavy metals (Zn (II) and Mn (II)) and anionic and cationic synthetic dyes (Congo red and Purple gentian) to the effectiveness demonstration of the clay and vegetable materials to adsorb these pollutants. The study of adsorption is to discuss the effects of contact time, pH and initial concentration of the solute using a batch adsorption technique. The effect of temperature has achieved a thermodynamic study to define the nature of adsorption phenomena. In addition, different kinetic models (first and second order) and adsorption isotherms (Langmuir and Freundlich) are used to assess the ability of clay materials (K08, KC and KS) and vegetable materials (CP and ND) to adsorb such organic and inorganic pollutants. The natural clay (K08) showed good affinity towards all pollutants with remarkable adsorption capacity, this capacity has evolved considerably by modifications. The modified kaolin (KS) proves the best adsorbent for these types of pollutants (heavy metals and synthetic dyes). The roots of CP have a very good affinity for heavy metals, while the date stones give more remarkable results for biosorption dyes

Dans ce travail, nous avons modifié deux carbones activés (grain AC et tissu T0) par divers traitements chimique (H2O2, NaOCl et un traitement thermique sous azote) et par des traitements ultrasonores à 20 et 500 kHz en présence de différents solvants (eau ultrapure, peroxyde d'hydrogène et acide formique). Ces carbones (bruts et modifiés) ont été caractérisés du point de vue de leur chimie de surface et de leur texture. Nous avons étudié l'adsorption d'ibuprofène (IBP) aux différents pH et températures. Le processus d'adsorption de l'IBP sur (AC ou T0) est avéré endothermique à pH 3. L'oxydation par NaOCl crée des groupes phénoliques qui défavorisent l'adsorption d'IBP tandis que l'oxydation par H2O2 augmente la teneur en groupe carbonyles et carboxyles responsable d'une contribution à l'adsorption de l'IBP. Le traitement ultrasonore de AC a augmenté son adsorption d'IBP par rapport au charbon brut. La cinétique d'adsorption de deux liquides ioniques synthétisés (LI1 : bromure de 4-tertiobutyl-1-propylpyridinium et LI2 : bromure de 4-tertiobutyl-1(2-carboxy-ethyl)pyridinium ) sur T0 est beaucoup plus rapide que la cinétique d'adsorption de l'IBP à pH 7,5. La compétition d'adsorption sur T0 entre les trois molécules (IBP et les deux liquides ioniques) a montré que l'IBP s'adsorbe en plus grande quantité sur le T0 que le LI1 et le LI2
In this work, two activated carbons (granular AC and fabric T0) were modified either by chemical treatment (H2O2, NaOCl and thermal treatment under N2) or by ultrasonic irradiation at 20 kHz or 500 kHz in different solvents (UHQ water, H2O2 and HCOOH). The raw and modified materials were characterized by different methods. We studied the ibuprofen (IBP) adsorption at different pH and temperatures. The adsorption of IBP by (AC or T0) was an endothermic process at pH 3. Oxidation with NaOCl creates phenol groups that led to a decrease of the adsorption uptake while oxidation by H2O2 increases the carbonyl group content and carboxyl that induce an increase in the adsorption of IBP. The ultrasonic treatment of AC increases the adsorption capacity of ibuprofen in comparison with the raw AC. The adsorption of the two ionic liquids (LI1 : the 4(tert-butyl)-1propylpyridinium bromide and LI2 : 4(tert-butyl)-1(2-carboxy-ethyl)pyridinium bromide ) onto T0 was found much faster than the adsorption kinetic of IBP at pH 7.5. The competitive adsorption of mixture of IBP and the two ionic liquids showed that IBP is the most adsorbed by T0

La contamination moléculaire en orbite est l’une des problématiques majeures de l’industrie spatiale. En effet, lorsque les satellites sont en orbite, les molécules organiques contenues dans les peintures, adhésifs ou encore les colles utilisés dans la conception des satellites peuvent dégazer et ainsi former des films ou des gouttelettes en se déposant sur les surfaces sensibles comme les instruments optiques et électroniques ou encore les surfaces de contrôle thermique ce qui a pour conséquence d’endommager ces équipements. Les hydrocarbures ainsi que les plastifiants émis ont été identifiés comme étant les contaminants majeurs. Parmi les matériaux poreux testés pour l’adsorption de ces polluants organiques, les zéolithes se sont avérées être les plus efficaces de par leur capacité à piéger ces molécules présentes à de très faibles concentrations dans les conditions spatiales. La synthèse des zéolithes conduisant généralement à des poudres qui seraient elles-mêmes source de contamination particulaire, une mise en forme de ces zéolithes est donc nécessaire. Des pastilles, billes et films zéolithiques ont été élaborées lors de précédents projets mais ces mises en forme comportent leur lot de désavantages comme l’ajout d’équipements additionnels pour insérer les pastilles à la structure des satellites, les mauvaises propriétés mécaniques des billes ou encore la faible quantité de zéolithe mise en jeu dans le cas des films ainsi que de la difficulté d’application de ces derniers sur de grandes surfaces. C’est pourquoi, le développement de peintures zéolithiques a été envisagé étant donné que ces dernières présentent notamment l’avantage de pouvoir être directement appliquées sur la surface interne des satellites. L’objectif de cette thèse est donc d’élaborer des peintures zéolithiques qui adhèrent sur les éléments de surface des satellites, qui soient stables mécaniquement (chocs et vibrations subis par les satellites, gradients de température) et qui puissent piéger les polluants organiques. Des zéolithes de type structural FAU (hydrophile) et MFI (hydrophobe) ont été utilisées en combinaison avec des résines silicones comme liants dans le but d’élaborer des peintures zéolithiques pouvant répondre aux contraintes spatiales. Ces peintures zéolithiques ont montré de bonnes propriétés d’adhésion (notes de 0 au test d’adhésion selon la norme ISO 2409) ainsi qu’une bonne stabilité mécanique et thermique dans des conditions pouvant être rencontrées en orbite. Les liants utilisés n’obstruent que très peu voire pas du tout l’accessibilité à la porosité des peintures zéolithiques et de bonnes capacités d’adsorption du n-hexane ont été obtenues. Différentes quantités de pigment noir (charbon animal ou noir de carbone) ont également été ajoutées à certaines peintures zéolithiques pour développer des peintures zéolithiques carbonées dans le but d’absorber la lumière afin de répondre à un autre phénomène responsable de la contamination d’équipements optiques : la lumière parasite
The phenomenon of on-orbit molecular contamination is one of the major issues encountered by the space industry. Indeed, when satellites are placed in orbit, organic molecules contained in coatings, adhesives or glues used in the conception of satellites can degas and thus form films or droplets by depositing themselves on sensitive surfaces such as optical and electronic instruments or thermal control surfaces. This contamination leads to a drastic decrease of on-board equipment performance. Hydrocarbons as well as plasticizers have been identified as major contaminants. Among several porous materials tested for the adsorption of these organic pollutants, zeolites were found to be the most efficient due to their ability to trap organic molecules at a very low concentration in space conditions. The synthesis of zeolites generally leads to powders that would themselves be a source of particulate contamination, therefore a shaping of these zeolites appears to be necessary. Pellets, beads and zeolite films were developed in previous projects, but these processes have some disadvantages such as the addition of additional equipment to insert pellets into the structure of satellites, poor mechanical properties of beads or the small quantity of zeolite involved in the case of films and the difficulty of applying them to large surfaces. That is why, zeolite coatings were selected because they can be applied directly to the internal surface of satellites. The main goal of this project is to develop zeolite coatings that adhere to the surface elements of satellites, that are mechanically stable (shocks and vibrations undergone by satellites, temperature gradients) and that can trap organic pollutants. FAU-type (hydrophilic) and MFI-type (hydrophobic)zeolites were used in combination with silicone resins as binders in order to develop zeolite coatings that can that can fulfill spatial requirements. These zeolite coatings showed good adhesion properties (adhesion note of 0 according the ISO 2409 standard) as well as good mechanical and thermal stability under conditions encountered in orbit. Zeolite coatings porosity remain mostly accessible despite the use of a binder and good n-hexane adsorption capacities were obtained. Different quantities of black pigment (bone char or carbon black) were also added to some zeolite coatings to develop black zeolite coatings with the aim of absorbing light in order to respond to another phenomenon responsible of optial equipment contamination: stray light

Les solides poreux hydrophobes ont un vaste champ d'application potentiel dans les procédés de dépollution de l'air et des eaux résiduelles. Elles constituent donc une alternative intéressante aux charbons actifs pour l'élimination sélective des polluants organiques, car elles sont facilement régénérables à haute température. Leurs propriétés adsorbantes sont en grande partie liées à leurs indices d'hydrophobicité HI. Différents paramètres influent sur l'indice d'hydrophobicité. Dans le cas des zéolithes, ce sont la structure poreuse, l'acidité des échantillons (rapport Si/Al de charpente), la taille des cristallites, la présence de défauts (nids silanols) ou d'EFAl. Dans le cas des silices mésoporeuses, ce sont le volume poreux, le taux de greffage et la concentration en silanols. L'élimination du phénol est favorisée sur les zéolithes très hydrophobes, celle du chlorobenzène sur les zéolithes peu hydrophobes ; les silices mésoporeuses hydrophobes adsorbent bien le chlorobenzène
Hydrophobic silica and zeolites found numerous applications in separation technologies. They are going to replace activated carbon because of their interesting regeneration properties. Their adsorptive properties are linked to their Hydrophobicity index defined by Weitkamp. Many parameters play a key role in the values of Hydrophobicity indexes. In the case of zeolites, parameters such as the partial pressure of sorbates, their acidity, their crystallite sizes, the presence of structural defects and EFAl species in the structure. . . Determine the strength of the hydrophobic character. In the case of mesoporous silica, the silylation level is the main parameter determining the hydrophobic character. Phenol removal in aqueous solutions is efficient on hydrophobic zeolites and silylated silica. Chlorobenzene removal is efficient on the most acidic supports. This removal is improved on silylated mesoporous silicas

Les procédés de traitement de l'eau comportent souvent une phase d'élimination des polluants part adsorption sur charbon actif. Cette méthode efficace et commode nécessite toutefois la régénération périodique du charbon saturé, régénération qui est, malheureusement, très onéreuse. L'objet de ce travail est de montrer que l'application d'un potentiel électrique à un lit de charbon actif en grains (C. A. G. ) permet de faire varier in situ sa capacité d'adsorption soit pour augmenter la quantité de produit adsorbé soit, au contraire, pour effectuer une régénération partielle. Les composés organiques utilisés comme tels dans ce travail sont d'une part le chloroforme, d'autre part, quatre composés organiques : le phénol, le -naphtol, les acides benzoïque et picrique. Les trois charbons testés, de nature différentes sont le Darco mesoporeux, d'acidité moyenne, le Chemviron f 400, micro poreux, basique et le Picaflo, macro poreux et acide. Dans un premier temps, cette étude a nécessité la mise au point de l'appareillage et de la méthode expérimentale inédits au laboratoire. L'étude de l'électrosorption a ensuite permis d'étudier l'influence de quelques paramètres : potentiel imposé, nature de charbon, électrolyte support, Ph, température, vitesse de percolation, etc. . . Pour interpréter les résultats un modèle moléculaire a été proposé. Ce modèle tient compte des groupes fonctionnels les plus remarquables dans l'électrosorption, des ions constitutifs du charbon ainsi que des irrégularités de surface.

La première partie de la thèse a pour but de caractériser les liens entre les composés organiques volatils adsorbés et le charbon actif. La thermogravimétrie a permis de déterminer les vitesses de désorption en fonction de la température ainsi que la température à laquelle la vitesse de désorption est maximale. Une étude statistique menée sur les résultats obtenus a permis de mettre en évidence l'influence prépondérante jouée par la réfraction molaire, le moment dipolaire et la masse molaire sur les paramètres précédents. Les énergies d'interactions mises en jeu sont déterminées par calorimétrie différentielle à balayage. L'influence de la tension superficielle est mise en évidence. Les composes étudiés donnent lieu à une physisorption permettant d'envisager une régénération in situ du charbon par chauffage inductif. La deuxième partie est consacrée à l'étude de l'adsorption des composés organiques volatils sur charbon actif. L'étude en réacteur ferme fait apparaître une adsorption de type Langmuir pour les essais effectues en phase gazeuse, de type B. E. T. Pour ceux menés en phase aqueuse. L'étude en régime dynamique a montré l'intérêt des plans d'expériences pour un dimensionnement global de filtre à charbon. La dernière partie s'intéresse à la régénération de lit de charbon à l'aide de l'induction électromagnétique. L'étude révèle l'influence prépondérante de la nature du charbon sur l'efficacité du chauffage. Une autre caractéristique importante est l'augmentation des rendements avec les dimensions du lit. Enfin, un dimensionnement de filtre est proposé dans la perspective de transfert technologique du procédé.

Ce travail a pour objectif de concevoir, de mettre en oeuvre et de modéliser, un petit pilote de traitement d'eau afin d'enchainer un grand nombre de cycles du procédé séquentiel AD-OX (ADsorption-OXydation) sur Charbon Actif (CA). On étudie l'évolution, au cours des cycles, de la capacité d'adsorption de différents charbons actifs (commerciaux et issus de la pyrolyse de boue de station d'épuration) sur différents effluents : modèle (phenol), colorant (tartrazine) et effluent industriel. L'étude des performances, en adsorption puis oxydation alternées, a precisé les caracteristiques fondamentales du procédé AD-OX. Après la première régénération, le charbon a perdu une grande partie de son pouvoir adsorbant (environ 80%). Ce résultat est d'ailleurs le principal point commun des divers essais (sur des charbons tres différents et sur des polluants également tres différents) : les charbons sont tres dégradés en tant qu'adsorbants et catalyseurs lors de la première oxydation, puis évoluent tres peu au cours des cycles suivants. De nombreuses mesures sur ces charbons neufs et usagés aident à mieux appréhender ce phénomène : surface BET, porosite, analyse thermogravimétrique, composition chimique globale (CHNSO, EDX, ICP/AES), fonctions de surface, pH au point de charge nulle… La désactivation de l'adsorption semble essentiellement résulter de la fixation sur le charbon d'oligomères difficilement oxydés et qui reduisent fortement la microporosité. Pour mieux interpréter ces experiences, des simulations numériques sont décrites dans cette étude. On a modélisé la premiere étape du procédé, le percage du phénol sur un charbon commercial neuf, qui montre le rôle prépondérant de la diffusion de surface, puis le percage sur CA usagé. Pour finir, on a développé un modèle de l'étape d'oxydation catalytique batch, une fois l'activité du charbon stabilisée, qui approche bien les données experimentales sans aucun ajustement de paramètre
This study aims to design, implement and model a small fixed bed reactor so that to perform a large number of consecutive Adsorption- Xidation cycles over Activated Carbon (AC) for water treatment. The evolution of the adsorption capacity of various activated carbons (commercial and issued from sewage sludges) is investigated during the cycles treating different wastewaters: model (phenol), dye (tartrazine) and industrial effluent. The measurement of the adsorption and oxidation performances has allowed to precise the features of the AD-OX process. The activated carbon has lost most of its adsorption capacity (80%) after the first oxidative regeneration. This conclusion can be drawn for all experiments (with very different activated carbons and also different pollutants): the adsorptive and catalytic properties of the carbons are very much reduced during the first oxidation, but then remain rather stable over the subsequent cycles. Physico-chemical characterisation of fresh and aged activated carbons helps to better understand this phenomenon: BET surface area, porosity, thermogravimetry analysis, global chemical composition (CHNSO, EDX, ICP/AES), surface functional groups, pH at the point of zero charge ... The loss of adsorption capacity seems mainly to result from the chemisorption of oligomers, poorly oxidized and that significantly reduce the microporosity. To better interpret these experiments, numerical simulations are also described in this study. Breakthrough curves of phenol adsorption have been simulated first for fresh commercial activated carbon, showing the dominating role of surface diffusion, then for aged carbon. Finally, a model has been developed to describe the batch catalytic oxidation step when AC activity is stabilized, that fits the experimental data satisfactorily without any parameter adjustment