Academic literature on the topic 'Résidus – Traitement thermique'

La pyrolyse de la biomasse consiste au traitement thermique de cette dernière dans le but de produire de la coke et du gaz, cette technique peut être source d'énergie renouvelable. Les travaux de cette étude ont été faits sur un pilote de pyrolyse de la biomasse à lit de transport vibrofluidisé. L'écoulement du solide est de type piston avec une température de traitement ajustable entre 400 et 1000°C. Le temps de séjour indépendant de la nature du solide, peut varier de quelques secondes à plusieurs minutes. L'étude s'est portée sur quatre espèces (bois, écorce, paille et les balles de riz) où nous avons déterminé les rendements de carbonisation et la caractérisation des cokes et des gaz de pyrolyse. Un modèle de pyrolyse en lit vibrofluidisé a été élaboré afin de simuler le comportement des solides dans le four. Cette modélisation a été validée par des résultats expérimentaux effectués sur le pilote. Les tests de pyrolyse des boues à l'échelle industrielle sur un pilote de plus grand dimension ont été validés
Pyrolysis of biomass is a thermal treatment which products generally coke and gases, this process can allow renewable energy plant. The study has been done on a vibrotluidized pyrolyser pilot. The type of transportation corresponds to a piston-like flow with an adjustable uniform temperature between 400 and 10OO°c. The residence time independent of the nature of the solid, does not depend of the solid nature and can vary few seconds at several minutes. The study went on four species (wood, bark, straw and halls of rice) where we determined the yield of carbonization, the characterization of cokes and gases of pyrolysis. A model of pyrolysis in vibrofluidized bed was elaborated in order to simulate the behaviour of the solids in the fumace. This modelling was validated by experimental results carried out on the pilot. The tests of pyrolysis of sludge on an industrial scale with a pilot of larger dimension were also validated

Le biogaz est un vecteur énergétique renouvelable, local, non intermittent et aux multiples usages. Avant toute forme de valorisation, il est cependant nécessaire d’épurer ce gaz. Cette épuration consiste notamment à l’abattement du sulfure d’hydrogène (ou H2S). Celui-ci peut être traité par adsorption sur des matériaux nobles tels que le charbon actif. Afin de s’inscrire dans l’économie circulaire tout en réduisant les coûts de traitement, l’idée est d’utiliser des résidus de traitement thermiques, proches des adsorbants traditionnels, pour éliminer l’H2S du biogaz. Dans un premier temps, une méthode analytique a été mise au point pour quantifier la quantité de soufre élémentaire présente dans différents matériaux avec l’ATG-ACD. La quantité de matière organique dans la matrice solide et sa porosité ont une influence sur l’oxydation du soufre lors des essais sous air et également sur sa vaporisation. Durant cette thèse, trois types de résidus de traitement thermique (cendre de biomasse – CCB, biochar – BCH et cendre de boue d’épuration – CBE) ont été utilisés pour adsorber l’H2S d’un biogaz d’Installation de Stockage de Déchets Non Dangereux (ISDND). Deux d’entre eux n’épuraient pas efficacement l’H2S. Les capacités d’adsorption finales des BCH et CBE étaient en effet assez faibles et ces matériaux ne retenaient jamais la totalité de l’H2S entrant. Au contraire, les CCB se sont révélées être de bons adsorbants avec une capacité d’adsorption massique en fin d’essai de 175 mgH2S/gMS. La caractérisation des matériaux a permis de comprendre les mécanismes d’adsorption à l’origine de la rétention de l’H2S. Pour tous les matériaux, en début d’essai, les conditions sont favorables à la chimisorption de l’H2S en soufre élémentaire. Cependant, alors que les CCB et les CBE ont un pouvoir tampon qui leur permet de rester basique, les BCH s’acidifient. De la physisorption non sélective a alors lieu avec ces matériaux. Les CBE sont toutefois limitées par leur absence de microporosité pour stocker le soufre chimisorbé et les BCH par l’absence de minéraux catalyseurs et leur trop faible densité. A partir de la comparaison des RTT bruts, il nous a semblé intéressant d’associer des matériaux aux caractéristiques différentes pour tenter d’obtenir un adsorbant plus efficace et donc de réussir à valoriser ces résidus. Des tests d’adsorption avec un biogaz synthétique ont d’abord été réalisés pour estimer le potentiel de différentes formulations. Le seul mélange pour lequel une forte synergie a été observée est celui constitué de CBE et de charbon actif (CA). Les résultats encourageants obtenus lors des essais avec le biogaz synthétique ont été confirmés lors d’essai avec un biogaz d’ISDND. L’ajout de CA a permis retenir de manière beaucoup plus efficace l’H2S et de rendre la CBE utilisable pour l’épuration de biogaz à l’échelle industrielle. Le CA a apporté la porosité nécessaire pour qu’ait lieu la chimisorption de l’H2S et le stockage du soufre élémentaire
Biogas is a renewable, local, non-intermittent energy which can be used in different ways. Before its valorization, it is necessary to clean this gas, notably to remove hydrogen sulfide (H2S). This component can be removed by adsorption on noble materials such as activated carbon (AC). In order to reduce the waste disposal and participate to circular economy while reducing the cleaning costs, the use of thermal treatment residues (TTR), close to traditional adsorbents, receives more and more attention to remove H2S from biogas. First, an analytical method was developed in order to quantify the amount of sulfur present in different materials with TGA-DSC under air and nitrogen atmosphere. The amount of organic matter in the material and its porosity affect elemental sulfur oxidation when experiments were carried out with air and also its vaporization. Organic matter vulcanization was also observed, leading to the formation of longer and more complex carbon chains. During this thesis, three types of TTR were used for the removal of H2S from a landfill biogas: biomass ash (BA), biochar (BCH) and incinerated sewage sludge (ISS). It was found that two of them are not sufficiently efficient as themselves for H2S removal. Final adsorption capacities of BCH and ISS were quite low and these materials never adsorbed the total amount of H2S entering in the reactor. On the contrary, BA was a good adsorbent with a final adsorption capacity of 175 mgH2S/gDM. The materials characterization let us understand the adsorption mechanisms leading to H2S removal. For all the materials, at the beginning of the experiment, the conditions are favorable to H2S chimisorption into elemental sulfur. However, while BA and ISS have a buffering capacity leading to the basicity of the solid, BCH begin acid. Then, non-selective physisorption takes place with this TRR. ISS adsorption was limited by its too low porosity and BCH by the absence of catalyst minerals and its too low density. Comparison of removal performances of TTR also highlights the influence of humidity on adsorption efficiency for ISS as well as the effect of gas flow on experimental adsorption test. With the adsorption efficiency comparison between the different TTR, it seems interesting to associate materials with different characteristics in order to try to obtain more efficient adsorbents and consequently find a valorization way for all the TTR. Adsorption experiments with a synthetic biogas were first performed in order to assess the potential of various formulations. A strong synergy was observed with the formulation with ISS and 10-30 % of AC. The encouraging results obtained with the synthetic biogas were confirmed with an experiment using a landfill biogas and a larger reactor. ISS itself was indeed a bad adsorbent but the addition of AC provides enough porosity to efficiently adsorb H2S

De nombreuses molécules médicamenteuses ne sont pas traitées efficacement par les techniques classiques utilisées dans les stations d'épuration et s’accumulent dans les milieux naturels. L’objectif de cette thèse a été de développer un procédé d’oxydation avancée utilisant un plasma non thermique généré par décharge électrique pour le traitement de molécules médicamenteuses et d’identifier le schéma de dégradation d’une des molécules d’étude, à savoir le paracétamol. Les traitements ont été réalisés à l’aide de deux réacteurs : un réacteur multi-pointes avec le plasma au contact direct du liquide à traiter et un réacteur fil-cylindre avec le plasma en amont du liquide à traiter. Des taux de conversion supérieurs à 80% ont pu être obtenus avec des rendements énergétiques, qui peuvent atteindre 8g/kWh et 39 g/kWh pour le paracétamol et l’ésoméprazole, respectivement. La décharge électrique créée entre une pointe et le liquide a été caractérisée par la spectroscopie d’émission optique afin d’observer la présence des espèces oxydantes produites par le plasma et d’estimer la température du milieu faiblement ionisé. Les espèces produites dans le liquide lors de la dégradation du paracétamol et de l’ésoméprazole qui ont été identifiées par la technique HRMS, entre autres, sont principalement des acides carboxyliques ainsi que des produits azotés. L’identification des voies de production pour la formation des principaux produits ont été étudiés particulièrement à l’aide de nombreuses méthodes chimiques comme HPLC/MS, MS/MS, et de différents marquages de paracétamol. Il a été prouvé que les principaux acides carboxyliques produits proviennent de la rupture du cycle aromatique. En conclusion, cette étude nous a permis d’obtenir des rendements énergétiques de traitement des deux molécules d’étude comparables à ceux retrouvés en littérature, et surtout d’établir un chemin de dégradation du paracétamol
Many drug molecules are not effectively treated by conventional techniques used in wastewater treatment plants and accumulate in natural environments. The objective of this thesis was to develop an advanced oxidation process using a non-thermal plasma generated by electric discharge for the treatment of drug molecules (paracetamol and esomeprazole). The NTP treatments were carried out using two reactors: a multiple needle-to-plate reactor with the plasma in direct contact with the liquid to be treated and a wire-cylinder reactor with the plasma up stream of the liquid to be treated. Conversion rates higher than 80% have been obtained with energy yields, which can reach 8 g/kWh and 39 g/kWh for paracetamol and esomeprazole, respectively. The electrical discharge created between the need leand the liquid has been characterized by optical emission spectroscopy to observe the presence of the oxidative species produced by the plasma and to estimate the temperature of the ionized medium. The species produced in the liquid during the degradation of paracetamol and esomeprazole have been identified by the HRMS technique. The produced species, are mainly carboxylic acids as well as nitrogen products. The identification of production pathways for the formation of the main products has been studied particularly using numerous chemical methods such as HPLC/MS, MS/MS, and different labelling of paracetamol. It has been proven that the main carboxylic acids produced come from the breaking of the aromatic ring. In conclusion, this study allowed us to obtain energy efficiencies of treatment of the two study molecules comparable to those found in literature, and especially to establish a pathways of degradation of paracetamol

The influence of a phosphorus addition on the precipitation process in type 316 Ti Stainless Steel, during heat treatments at 600-800°C, was analysed by various investigation methods. The occurence of the precipitated phases was detected by X-ray diffraction analysis of bulk-extracted residue; the stability range of these various precipitated phases was determined as a function of aging time/temperature. It was observed by optical metallography that, the presence of phosphorus in adequate amount in this material ( ͌ 1500 ppn) contributed to promote a fine and uniform intragranular precipitation of the M₂ ₃ C6 ₆ and TiC carbides, during the aging treatment; precipitate-free zones were also found close to grain boundaries. The nature and nucleation sites of the precipitated phases were specified on the other hand by transmission electron microscopy examinations on thin foils. Thus, the following observations have been made:-secondary TiC (F. C. C) precipitates are formed essentially at dislocations in the matrix and surrounding primary TiN (F. C. C) precipitates;- M₂ ₃ C ₆ (F. C. C) carbide precipates were mainly found at grain boundaries at lower aging temperatures ( ͌ 600°C) or at grain boundaries and inside Y (F. C. C) grain a higher aging temperatures (650-800°C);- precipitations of Laves phase n (H. C. P) - Fe₂M0 type and that of M3P (tetragonal) phosphides occured in the austenitic matrix;- intermetallic x-phase (B. C. C) particles are often formed at grain boundaries:- σ-phase (tetragonal) precipites were frequently located at grain boundaries and grain boundary junctions. In other respects, the alloys behaviour for recrystallization process was followed by optical metallography and by transmission electron microscopy (TEM) whereas phosphorus effect on the ductility behaviour of type 316Ti Stainless Steel was studied by scanning electron microscopy (SEM) on samples previously enriched in hydrogen from molten salt baths. The traction fractographic examination of these specimens showed a ductile intragranular cracking mode
L’influence du phosphore sur les processus de précipitation développés au sein d’aciers inoxydables du type AISI 316 Ti, à la faveur de traitements thermiques effectués à des températures comprises entre 600 et 800°c, a été analysée en mettant en œuvre diverses méthodes d’étude. Nous avons mis en évidence, par diffraction des rayons X à partir des résidus d’extraction électronique, la présence des phases des phases formées et nous avons déterminé, en fonction du temps et de la température de traitement le domaine d’existence de différents types de précipités susceptibles d’apparaître. Ces observations par miscrocopie optique ont révélé que la présence de phosphore en quantité suffisante (1500 ppm) au sein de ce matériau contribuait à favoriser, au cours du revenu, la précipitation intracristalline uniforme et fine de carbures des types M₂ ₃ C ₆ et TIC. De plus, des zones dénudées jouxtant les joints de grains peuvent être mise en évidence. D’autre part, la nature et les sites de germination des précipités formés ont été clairement déterminés par les examens en microscopie électronique en transmission sur lames minces. Nous avons ainsi observé que :-les précipités secondaires de TIC (C. F. C. ) se formaient essentiellement sur les dislocations dans la matrice et autour des précipités primaires de TiN (C. F. C) ; -les carbures du type M₂ ₃ C ₆ (C. F. C. ) se localisent surtout aux joints de grains quand on opère à température relativement faible (=600°C) ; ces précipités se forment aussi bien aux joints qu’à l’intérieur des grains ϒ (C. F. C) lorsque la température de traitement est élevée (650-800°C) ;-la précipitation de la phase ƞ (HC) –type Fe₂Mo et celle des phosphures du type M ₃ C ₆ P (Q. C) se développent dans la matrice austénitique ; -la phase intermétallique x (C. C) se forme le plus souvent aux joints de grains. Par ailleurs, la restauration et la recristallisation de ces alliages initialement à l’état écroui (20%) ont été étudiés par micrographies optique et électronique (MET) tandis que l’influence du phosphore sur la ductilité de ces aciers inoxydables du type 316 Ti a été analysée par microscopie électronique à balayage (MEB) sur éprouvettes préalablement chargées en hydrogène au bain de sels fondus. Les faciès de rupture de ces échantillons observés après traction sont du type intragranulaire ductile

Les résidus d'épuration de fumées d'incinération d'ordures ménagères (REFIOM) représentent un résidu ultime destiné à l'enfouissement en centre d'enfouissement technique, après stabilisation de ses composés toxiques (les métaux lourds pour l'essentiel). Nous proposons un procédé de prétraitement de ces composés destiné à faciliter leur stabilisation par les procédés conventionnels tels que la solidification-stabilisation par liants hydrauliques et le traitement thermique à haute température, en réduisant simultanément le coût global de leur enfouissement. Cette étude a porté sur un échantillon de REFIOM contenant 12% de chlore sous forme de chlorures et 32% de calcium. Le prétraitement consiste en une solubilisation partielle en milieu aqueux alcalin destiné à extraire sélectivement et totalement les ions chlorures tout en confinant les composés toxiques en phase insoluble. Cette dernière est destinée à une stabilisation ultérieure. La forte teneur en chaux des REFIOM permet d'obtenir l'alcalinité désirée, sans apport extérieur d'aucune sorte. Nous avons montré que la déchloration diminue la fraction soluble des métaux lourds dans les matériaux stabilisés par liants hydrauliques. Nous avons étudié le cas de la solidification-stabilisation par un ciment Portland commercial. La fraction soluble des REFIOM devient, après déchloration, indépendante de leur concentration dans les matériaux stabilisés. Le traitement thermique des REFIOM déchlorés permet de réduire les quantités de gaz à épurer. Ce traitement provoque une distillation partielle de certains métaux lourds, variable selon l'espèce considérée. Elle conduit à leur concentration et permet ainsi une revalorisation ultérieure. La viabilité économique des résultats expérimentaux obtenus est discutée et montre que, pour des coûts globalement proches, la déchloration permet de réduire notablement les quantités de matériaux stabilisés à entreposer.

L'interet pour la protection de l'environnement est tel, que parmi les differentes preoccupations, la gestion des dechets (nucleaires ou non) arrive au troisieme rang derriere la pollution de l'eau et celle de l'air. Parmi les dechets nucleaires, on trouve les resines echangeuses d'ions, composes chimiques solides, principalement utilises au cours des operations de demineralisation de l'eau du circuit de refroidissement des reacteurs electronucleaires, ainsi que des piscines de stockage du combustible usage et pour lesquelles il n'existe pas de traitement industriel. L'objectif de l'etude est de determiner les conditions d'un traitement thermique conduisant a la production d'un residu de moindre volume, contenant toute la radioactivite. Pour cela, nous avons principalement travaille sur des resines cationiques de type amberlite irn 77 en presence des deux traceurs chimiques cobalt et cesium responsables de 90 % de l'activite detectee sur ce type de dechet. L'analyse des resultats, issus des experiences menees a cinq temperatures (350\c, 385\c, 400\c, 450\c, 550\c), nous amene a proposer le protocole suivant : le produit a traiter doit etre prealablement essore (une quantite importante d'eau entraine un depart des elements), l'atmosphere ne doit pas contenir d'oxygene et doit etre neutre (nous proposons l'azote), la temperature de traitement est fixee a 350\c avec un temps de sejour de 30 minutes. Ces conditions de traitement, validees sur des lots de resines en presence du radiotraceur 1 3 7cs, permettent de reduire le volume du dechet de 63 % tout en piegeant 99,93 % de l'activite.

Le comportement mécanique d'une résine époxyde (DGEBA-3DCM) et d'un composite unidirectionnel fibres de verre-E/matrice époxyde a été étudié. Nous avons comparé l'élaboration sous micro-ondes et l'élaboration thermique de ces matériaux, et nous avons dégagé les résultats suivants: 1) en traction monotone, la résine élaborée sous micro-ondes montre une légère amélioration des propriétés mécaniques. Après le vieillissement dans l'eau, elle garde sa supériorité sur la résine réticulée thermiquement. Cette amélioration des propriétés mécaniques est attribuée à la plus grande homogénéité. La contrainte à rupture et le module augmentent avec la vitesse de sollicitation. 2) la présence de porosité plus importante dans le composite élaboré sous micro-ondes provoque la baisse des propriétés mécaniques globales. Il est apparu nécessaire de diminuer le taux de porosité en modifiant le processus d'élaboration (temps et pression). 3) par l'essai in situ sous MEB en traction transverse et en flexion 4 points sous appuis rapproches, l'interface fibre/matrice du composite élaboré sous micro-ondes apparait plus résistante en traction et en cisaillement. À l'aide d'un modèle développé en se basant sur la mécanique de la rupture, l'énergie surfacique de l'interface fibre/matrice apparait également plus grande pour le composite élaboré sous micro-ondes. 4) l'étude numérique et analytique montre que la fragmentation des fibres aura lieu préférentiellement a l'intérieur du composite en traction longitudinale. Lorsque des fibres sont rompues, le décollement de l'interface fibre/matrice démarre à la surface si la fraction volumique des fibres est élevée. Sinon, le résultat est inverse. La fragmentation des fibres conduit a une baisse du module du composite. Cette baisse est d'autant plus importante que les fibres sont courtes

La vaste gamme de combinaisons possibles de cations et anions, ainsi que les excellentes propriétés intrinsèques des liquides ioniques (LIs) peuvent être considérées comme les principaux facteurs qui ont conduit au développement d’une recherche utilisant des LIs comme additifs des matériaux polymère. Ainsi, l'objectif principal de ce travail est d'explorer le rôle de la nature du cation et/ou du anion du LI sur les propriétés des matériaux basées de poly (méthacrylate de méthyle) (PMMA). Dans une première partie, des LIs de type imidazolium et ammonium ont été incorporés au PMMA et des caractérisations morphologiques et structurales ont été effectuées afin de comprendre leur impact sur les propriétés thermiques, viscoélastiques et mécaniques des matériaux résultants. Dans la section suivante, la capacité de ces LIs à base d'imidazolium et d'ammonium en tant qu’agents interfaciaux à la surface de la silice a été évaluée. Sub-micro et nanoparticules de silice, ainsi que les LIs, ont été incorporées dans une matrice de PMMA afin de préparer des composites. L'amélioration des propriétés des matériaux ont été discutées en fonction du degré auquel chaque LI influence la compatibilité entre les particules et la matrice polymère. De plus, ces composites ont été exposés au dioxyde de carbone en état supercritique (scCO2) pour utiliser celui-ci comme agent moussant et ainsi produire des matériaux expansés. Le rôle du LI et des particules de silice pour structurer les matériaux expansés a été analysé. Dans la dernière partie de cette étude, le scCO2 est utilisé comme milieu de réaction pour la modification chimique par greffage de la surface des nanoparticules de silice par des LIs de type imidazolium, contenant également des groupes hydrolysables et différentes chaînes alkyles. Le rôle de la pression et la quantité de LI ajoutées au milieu de réaction, ainsi que la longueur de la chaîne alkyle des LIs se sont avérées essentielles pour contrôler le degré de fonctionnalisation des nanoparticules. Enfin, ces nanoparticules modifiées ont été incorporées dans une matrice PMMA. Des analyses de morphologie ont été utilisées pour évaluer la dispersion des particules dans la matrice et les propriétés physico-chimiques de ces matériaux ont été également étudiées
The large array of cation/anion combinations, and the excellent intrinsic properties of ionic liquids (ILs) open a large range of possibilities in their use as additives to polymer materials. Thus, the main objective of this work is to explore the role of both the cation and anion of a series of ILs on the properties of poly(methyl methacrylate) (PMMA)-based materials. In a first approach, low amounts of imidazolium and ammonium-based ILs were incorporated as additives to PMMA in the molten state. Morphological and structural characterizations were developed in order to understand the impact of the presence of such ILs on the thermal and mechanical properties of the resulting materials. Then, in the following section, the ability of the same imidazolium and ammonium-based ILs as physical modifiers of silica surface was evaluated. In such an approach, ILs were supposed to act as interfacial agents. Sub-micron and nanosize silica particles were used to prepare PMMA composites. Thus, the extents of each IL improve the interfacial interaction between PMMA and silica particles were discussed. In addition, supercritical carbon dioxide (scCO2) was used as foaming agent to produce foamed PMMA-based composites. In such a case, the combined effect of the presence of ILs and silica particles was analyzed regarding the morphology of the foamed structures. In the last section, scCO2 was used as reaction medium, in an environmental friendly approach, to chemically modify silica nanoparticles using a series of imidazolium IL-functionalized silanes (with different alkyl chain lengths). Thermogravimetric analysis (TGA) was used to highlight the effect of the working pressure and the content of such ILs in the reaction medium. The effect of the alkyl chain length on the grafting density of the resulting nanoparticles was also discussed. Finally, novel PMMA-based nanocomposites were prepared by the incorporation of such grafted nanoparticles. Transmission electron microscopy (TEM) and small-angle neutron scattering (SANS) analyses were used to evaluate the state of dispersion of the particles into the polymer matrix. Moreover, the thermal, rheological and mechanical properties of the materials were studied