Academic literature on the topic 'Charbon actif en poudre ou en grain'

Dans le cadre de la réhabilitation de l’usine de potabilisation de Saint-Sulpice (Lausanne, Suisse), le service de l’eau de la ville de Lausanne a conduit des essais pilotes afin de choisir la filière de traitement la plus adaptée. L’usine actuelle de 1971 est une filière de traitement simple consistant en une filtration sur sable suivie d’une chloration. Malgré la production d’une eau potable de qualité satisfaisante, la filière actuelle n’est pas capable de faire face aux nouveaux défis du domaine du traitement de l’eau (micropolluants). Les essais pilotes, réalisés entre 2014 et 2017, ont porté sur des technologies améliorant l’abattement des micro-organismes, des matières en suspension (MES) et des micropolluants. Il existe trois méthodes pour abattre les micropolluants : l’adsorption sur charbon actif (CA), la filtration membranaire fine (nanofiltration ou osmose inverse) ou l’oxydation. Trois mises en œuvre de charbon ont été testées : filtration sur CA en grain (CAG), suspension de CA micrograins (CAµG) ou mise en contact de CA poudre (CAP) (sur l’usine de Lutry). Un pilote de nanofiltration a également été testé, ainsi qu’un procédé d’oxydation avancée (AOP), avec de l’ozone et du peroxyde d’hydrogène, suivi d’un filtre CAG. Chaque procédé présente des spécificités qui lui permettent de mieux abattre certaines molécules par rapport à d’autres. L’étude s’est particulièrement focalisée sur l’abattement des trois principaux micropolluants retrouvés en permanence en concentrations les plus élevées dans l’eau du lac Léman : metformine (450 ng/L), 1H-benzotriazole (80 ng/L) et gabapentine (30 ng/L). Hormis une élimination faible du 1H-benzotriazole (35 % environ), la filtration membranaire par nanofiltration ou par osmose inverse basse pression permet des abattements supérieurs à 80 % pour la majorité des micropolluants. L’AOP, couplée avec une filtration sur CAG, permet d’atteindre de bons rendements d’élimination des micropolluants (70 %). L’ozonation des micropolluants engendre des sous-produits, aujourd’hui difficilement identifiables et quantifiables. Globalement, le charbon actif permet un abattement moyen des micropolluants de 20 à 40 % selon sa mise en œuvre. La future filière sera composée autour d’une unité d’ultrafiltration (MES et micro-organismes). Le traitement des micropolluants sera, lui, assuré soit par une étape d’adsorption sur charbon actif, soit par une étape de nanofiltration ou une combinaison des deux. Le traitement par charbon actif pourrait éventuellement être amélioré par le couplage avec un procédé AOP.

Les installations de production de la Compagnie des Eaux de banlieue (CEB) au Mont Valérien traitent l'eau de Seine en aval de Paris sur 2 filières de potabilisation comprenant pour la première (50 000 m3/J) une préozonation, une coagulation au sels d'Aluminium (Aqualenc), une décantation (super pulsator Degrémont), une filtration sur sable, une ozonation, une filtration sur charbon actif en grains (CAG) et une désinfection finale au bioxyde de chlore, et pour la deuxième, une filtration lente sur sable (80 000 m3/j) dite filtration "Chabale". Dans le cadre du remplacement de la filière "Chabale", une unité de démonstration (8 m3/h) eomprenaut une addition de charbon actif en poudre (CAP) avant ultrafiltration sur membrane a été mise en route. Dans cette étude, une comparaison du traitement conventionnel physico-chimique de l'usine et du nouveau procédé d'ultrafiltration a été effectuée. Pour cela, un suivi du carbone organique total et une évaluation du potentiel de reviviscence ont été réalisés en différents points des chaînes de traitement. La matière organique biodégradable (MOB) a été mesurée par la méthode Werner (1980). Les premiers résultats montrent : - l'élimination des MOB est comparable pour les différents procédés; - toutefois, la nature des MOB est sensiblement affectée à chaque type de traitement (ozonation, addition de CAP, filtration sur sable ou sur CAG).

Les essais d'adsorption sur charbon actif en poudre, de sept acides humiques (H) ou fulviques (F) et pour trois pH (5,6 ; 7,0 ; 8,8) marquent que ces acides ont un comportement différent suivant leur origine. Lorsque le pH de la suspension de charbon est basique, l'adsorption des différentes fractions humiques diminue, ce qui est en relation avec l'augmentation de leur solubilité. Pour un même pH de la suspension, les acides humiques et fulviques d'origine aqueuse s'adsorbent mieux que ceux d'origine commerciale ou que ceux extraits de sol. La capacité maximale d'adsorption de l'atrazine sur charbon actif en poudre : 260 mg.g-1 (Langmuir), est plus fortement diminuée en présence d'acides fulviques que d'acides humiques d'une part, et plus inhibée (jusqu'à 40 %) par les acides fulviques extraits d'eau (F1, F2) que par ceux extraits de sol (F3) d'autre part. Par contre, les acides humiques provenant de substances commerciales (H4, H5) influencent moins l'adsorption de l'atrazine. L'ensemble des essais montre que l'origine et la nature des substances humiques joue un rôle prépondérant sur l'adsorption de l'atrazine sur charbon actif, le pH ayant une influence limitée. Enfin l'étude de l'influence de l'atrazine sur l'adsorption des substances humiques sur charbon actif en poudre indique également une différence de comportement entre les acides fulviques, pour lesquels on note peu de variation, et les acides humiques, pour lesquels on note à la fois une promotion de l'adsorption et une meilleure affinité d'adsorption sur le charbon actif en poudre en présence d'atrazine. Ce travail met en évidence l'importance du choix des substances humiques pour des essais d'évaluation des interactions substances humiques - pesticides lors de l'adsorption sur charbon actif en poudre.

Cet article présente les résultats des essais effectués sur la station de traitement des eaux usées (STEU) d’Herford (Allemagne) en vue d’éliminer les micropolluants organiques présents dans les eaux traitées, cela au moyen d’une unité mobile de traitement complémentaire (Mobile Water Services). Un traitement tertiaire constitué par un pilote Actiflo Carb – réacteur à charbon actif en poudre (CAP) – a ainsi été mis en oeuvre. Le charbon actif en poudre testé, choisi après essais en laboratoire, est l’Aquasorb MP23 de la société Jacobi. Les résultats obtenus montrent que la plupart des micropolluants organiques sont éliminés à plus de 80 % pour des concentrations en CAP qui se situent autour de 18 g/m3. Les expérimentations permettent de souligner l’efficacité du pilote en matière tant de qualité d’eau produite (turbidité, demande chimique en oxygène) que d’efficacité vis-à-vis des composés responsables des perturbations endocriniennes.

L'objectif de ce travail est d'étudier l'influence d'un tensioactif anionique, le dodécylsulfate de sodium (DSS) sur l'adsorption d'acides humiques (AH), sur le charbon actif en poudre (CAP). L'adsorption sur CAP, en fonction du temps, des AH seuls, puis du DSS seul, a été effectuée en réacteur discontinu, à différents pH (7,0 et 10,5). Les mêmes expériences ont été réalisées avec le mélange des deux composés et l'on a pu constater une inhibition réciproque de leur adsorption, moins importante à pH basique (10,5). L'influence de l'ordre d'introduction des coadsorbats, sur l'adsorption de chacun d'eux, a permis de montrer que l'inhibition de l'adsorption des AH sur CAP par le DSS est encore plus importante lorsque les AH sont ajoutés sur une suspension DSS-CAP déjà en équilibre. Aucune désorption du DSS n'a pu être mise en évidence après 24 heures. Ces résultats pourraient permettre de conclure à une adsorption « compétitive » des AH et du DSS sur les mêmes sites superficiels du charbon actif. Ce travail permet de préciser les phénomènes d'adsorption pouvant intervenir entre divers micropolluants susceptibles de s'adsorber simultanément soit sur des sédiments naturels, soit sur charbon actif lors du traitement des eaux naturelles.

La contamination des eaux naturelles par les micropolluants organiques tels que les herbicides, nécessite le recours à des procédés très performants, en particulier l'adsorption sur charbon actif pour satisfaire aux normes de potabilité sur les eaux distribuées. Si le charbon actif en poudre (CAP) présente une bonne efficacité pour l'élimination des herbicides seuls dans l'eau distillée, la présence dans l'eau d'autres composés organiques et / ou minéraux aura pour conséquence la modification des paramètres de l'équilibre de l'adsorption du système initial et la modification des performances du matériau adsorbant. Cette étude a montré que le CAP utilisé présente une bonne affinité pour les deux herbicides étudiés (atrazine et diuron), dont les capacités d'adsorption, déterminées par le modèle de Langmuir, sont 1,42 et 1,72 mmol.g-1 respectivement. La présence de composés organiques tels que les tensioactifs anionique le dodécylsulfate de sodium (DSS), et cationique le bromure d'hexadécyl triméthyl ammonium (BHTA) provoque une forte diminution de la capacité d'adsorption des deux herbicides par le charbon actif. Le BHTA provoque l'effet le plus marqué, par contre, les ions calcium et bichromate n'ont pas d'influence sur l'adsorption des deux herbicides. Les essais de désorption ont montré que l'introduction des coadsorbats organiques provoque la désorption d'une partie de l'herbicide. Ce phénomène est accentué dans le cas du DSS en présence d'ions calcium. L'application de modèles simples de coadsorption, a permis de mettre en évidence l'existence presque exclusive de sites spécifiques d'adsorption pour chacun des substrats étudiés et une inhibition non compétitive due a une interdépendance possible entre les sites d'adsorption et une altération des interactions de chaque composé à la surface du charbon.

Résumé—Contexte : Les effluents issus des industries textiles génèrent des charges chimiques importantes, ce qui pose un vrai problème à l’homme et à l’environnement. A Antananarivo, quelques industries textiles déversent leurs eaux usées fortement colorées dans la rivière Ikopa, avec ou sans traitement préalable. Cependant, ces eaux usées ont des impacts majeurs, directs ou indirects, sur la ressource en eau, car elles affectent la qualité de la rivière et les activités des riverains environnants. Objectif : L’objectif de cette étude est d’élaborer une méthode écologique pour éliminer le colorant d’indigo carmin (IC) qui est déversé directement dans la rivière Ikopa après le traitement de jeans (lavage et délavage) d’une entreprise franche. La décoloration a été réalisée par adsorption du colorant sur du charbon actif à base de coques de noix de coco (CACC). Méthode : L’adsorption est effectuée par mise en contact de l’indigo carmin / charbon actif (CACC) en poudre avec une vitesse d’agitation de 120 tr.min-1 . Les influences des paramètres liés aux conditions d’adsorption tels que le temps de contact, la quantité de l’adsorbant, la concentration du colorant ont été examinés. Après les différentes opérations, les échantillons sont ensuite filtrés, centrifugés et sont analysés par un spectrophotomètre UV-Vis à une longueur d’onde de 610 nm. Pour décrire les propriétés du mécanisme d’adsorption, on a aussi déterminé les modèles cinétiques et les modèles d’isotherme d’adsorption du colorant sur le CACC. Résultats : Le colorant d’indigo peut être éliminé à 98, 04 % pour une quantité optimum de 750 mg de charbon actif en poudre dans une solution expérimentale de 100 ml. La quantité de colorant adsorbée par le charbon est de 6,47 mg g-1. Le temps d'équilibre exact est obtenu en 40 minutes. On constate que la capacité d’adsorption augmente avec la masse de charbon grâce à la disponibilité des sites libres. En appliquant les équations cinétiques, on observe que le modèle de pseudo second-ordre décrit davantage l’adsorption de l’indigo carmin sur le CACC avec un coefficient de corrélation élevé (R2= 0,9998) et de qe,calc = 6,85 mg g-1. Le modèle de Freundlich est représentatif du processus d’adsorption du colorant IC, c’est-à-dire que l’adsorption est en multicouche et que la surface de l’adsorbant est hétérogène.Mots-clés: Effluent textile, indigo carmin, adsorption, rivière Ikopa, Antananarivo

Les tensioactifs, adjuvants participant à la formulation des pesticides peuvent se trouver en compétition avec ces derniers lors de l'adsorption sur charbon actif en poudre (CAP) utilisé au cours du traitement de potabilisation des eaux. L'adsorption de l'atrazine, qui reste l'un des produits phytosanitaires le plus souvent détecté dans les eaux de surface malgré les réglementations sur son utilisation, a été étudiée en présence de trois tensioactifs afin de déterminer l'influence de ces derniers; il a été choisi un tensioactif anionique (DSS), cationique (BHTA), et un non ionique (DE6). Les résultats ont montré que quelle que soit la nature du tensioactif, celui-ci diminue toujours l'adsorption de l'atrazine pour des pH variant de 3,5 à 10 ce qui a pour conséquence une diminution à la fois de la constante de vitesse (Adams et Bohart) et de la capacité d'adsorption (Langmuir). L'étude de l'influence de l'ordre d'introduction des différents éléments participant à l'adsorption (CAP, atrazine, tensioactif) a montré que la fixation préalable de DSS anionique, favorisée en milieu acide, inhibe davantage l'élimination de l'atrazine. L'application des modèles d'adsorption compétitive et non compétitive de Langmuir n'a pas permis de définir avec certitude la nature des interactions entre l'herbicide et les différents tensioactifs.

Les procédés d’extraction d’huile d’olive génèrent d’énormes quantités de déchets solides (grignons d’olive) et liquides (margines) pendant la saison de l’extraction de l’huile d’olives, généralement entre novembre et mars. Ces déchets représentent un grand défi pour les producteurs d'huile d'olive car ils doivent trouver des solutions techniques, environnementales et économiques pour gérer ces sous-produits. L'objectif principal de cette thèse était d'explorer et de proposer un cycle complet de traitement des déchets de l’extraction de l’huile d’olives. Cette démarche s'inscrit dans le cadre d'une approche zéro rejet liquide et déchets et promeut le concept d'économie circulaire. Deux adsorbants basés sur l'activation chimique des grignons d'olive, c'est-à-dire du charbon actif en poudre incorporé au sein de billes d'alginate composite et du charbon actif en grains (CAG), ont été synthétisés avec succès. Les deux matériaux avaient une structure et une morphologie poreuse qui ont révélé leur faisabilité en tant que bio-adsorbants potentiels et peu coûteux. Ils ont été utilisés en adsorption ou électrosorption pour la récupération des composés phénoliques (CPs) des margines. L'adsorption des CPs correspond à la cinétique de second ordre (R2 = 0.997) et aux isothermes de Langmuir (R2 = 0.995). Les paramètres thermodynamiques pour l'adsorption des CPs sur le bio-adsorbant suggèrent une nature spontanée de l'adsorption, une réaction endothermique et une modification de la surface du bio-adsorbant pendant le processus d'adsorption. Le modèle de Thomas a mieux prédit l'adsorption sur colonne de CPs (R2 =0.97). Enfin, l'étude de la régénération du bio-adsorbant a montré que la récupération des phénols à partir des margines peut être effectuée avec de l'éthanol (43% des CPs récupérés) ou de l'acide chlorhydrique (90% des CPs récupérés). Les résultats de la caractérisation électrochimique des deux électrodes de bio-adsorbant ont montré que la surface électro-active élevée, la valeur élevée de l'intensité du courant d'échange (I0) et la faible valeur de la résistance de transfert de charge (RCT) pourraient être des propriétés prometteuses pour les études d'électrosorption. L'électrosorption a amélioré la capacité d'adsorption des billes composites de 123 à 170 mg g-1 et le taux d'élimination des CPs de 66 à 74% pour le CAG. De plus, l'électrosorption de composés organiques a été démontrée pour la première fois avec des eaux usées réelles. De nouveaux modèles ont été développés pour mieux comprendre et prédire la cinétique d'électrosorption des CPs, y compris le transport de masse transitoire. Les composés organiques restants dans les margines ont ensuite été éliminés (91 % de la demande chimique en oxygène (DCO) éliminée) par un traitement d'électro-oxydation avancé, tandis que le bio-adsorbant a été régénéré (34,5 % des CPs récupérés) par une méthode électrochimique
Olive mill technology generates a considerable amount of solid (olive pomace) and liquid (olive mill wastewater) by-products during olives milling season, usually between November and March. These wastes represent a great challenge for olive oil producers since they must find technical, environmental and economical solutions to manage these by-products. The main objective of this thesis was to explore and propose a complete cycle of olive mill wastes treatment. This is in the framework of a zero liquid and waste discharge approach and promotes the circular economy concept. Two sorbents based on olive pomace chemical activation, i.e., powdered activated carbon within composite alginate beads and granular activated carbon (GAC), were successfully synthetized. Both materials had a structure and a porous morphology that revealed their feasibilities as potential and low-cost bio-sorbents. They were employed in either adsorption or electrosorption for phenolic compounds (PCs) recovery from olive mill wastewater (OMWW). The adsorption of PCs fitted second-order kinetics (R2 = 0.997) and Langmuir isotherms (R2 = 0.995). The thermodynamic parameters for the PCs adsorption onto the bio-adsorbent suggested a spontaneous nature of adsorption, an endothermic reaction and a modification of bio-adsorbent surface during the adsorption process. Thomas's model was better at predicting PCs column adsorption (R2 =0.97). Finally, the investigation of bio-adsorbent regeneration showed that the recovery of phenols from OMWW could be carried out with ethanol (43% of PCs recovered) or hydrochloric acid (90% of PCs recovered). The results of electrochemical characterization of the two bio-adsorbent electrodes showed that the high electroactive surface area, the high value of exchange current intensity (I0) and the low value of charge transfer resistance (RCT) could be promising properties for electrosorption studies. Electrosorption improved the adsorption capacity of the composite beads from 123 to 170 mg g-1 and the removal rate of PCs from 66 to 74% for GAC. Furthermore, the electrosorption of organic compounds was shown for the first time with real wastewater. New models were developed to better understand and predict PCs electrosorption kinetics, including transient mass transport. The remaining organic compounds in OMWW were then eliminated (91 % of chemical oxygen demand (COD) removed) by advanced electro-oxidation treatment, while the bio-adsorbent was regenerated (34.5% of PCs recovered) by an electrochemical method

L’objectif de ce doctorat était de réaliser une étude détaillée des phénomènes d’adsorption du Bromacil (herbicide) sur un charbon actif en poudre, CAP SA-UF, à pH 7,8 et à 20 °C. L’application de plusieurs modèles d’isotherme d’équilibre mono-soluté a globalement montré que l’adsorption du Bromacil se fait sur deux types de sites. Les travaux sur la cinétique d’adsorption ont montré qu’il n’est pas possible de préciser a priori si la diffusion ou la réaction de surface est cinétiquement déterminante. Le modèle de réaction de surface du pseudo-second ordre s’applique particulièrement bien et conduit à des valeurs de constantes indépendantes de la concentration à l’équilibre, sauf pour les faibles concentrations à l’équilibre où les constantes deviennent significativement plus importantes. Cette observation d’ordre cinétique confirme parfaitement l’hypothèse de deux types de sites. Dans la dernière partie du travail, nous avons montré que les isothermes d’adsorption de quatre types de matières organiques naturelles sur le charbon étudié, présentent des allures particulières qui peuvent être interprétées par la présence de plusieurs fractions fictives (exploitables par le modèle IAST). Le mécanisme d’adsorption compétitive due aux fractions fortement adsorbables avec un effet sur les paramètres de l’isotherme d’adsorption est apparemment le mécanisme prépondérant dans notre cas
The aim of this doctorate was to conduct a detailed study of the adsorption of Bromacil (herbicide) on a powdered activated carbon, PAC SA-UF, at pH 7. 8 and at 20 °C. The application of several models of mono-solute equilibrium isotherm has generally shown that the adsorption of Bromacil is on two types of sites. Works on the kinetics adsorption have shown that it is not possible to specify apparently if the surface reaction is kinetically determinative. The model of pseudo-second order of the surface reaction applies particularly well and led to constant values independent of the equilibrium concentration, except for low equilibrium concentrations where the constants become significantly more important. This confirms perfectly the hypothesis based on two types of sites. In the last part, we showed that the adsorption isotherms of some natural organic matters on PAC have special shapes that may be interpreted by the presence of several fictitious fractions. The competitive adsorption due to fractions strongly adsorbable with an effect on the equilibrium parameters is apparently the predominant mechanism in our case

La dégradation des ressources en eaux par la présence de matières organiques (MO) et de micropolluants nécessite la mise en œuvre de procédés de production d’eau potable robustes. Dans ce contexte, de nombreuses municipalités françaises comme Saint Cloud et Angers ont décidé d’implanter un procédé d’adsorption sur charbon actif en poudre couplé à l’ultrafiltration (CAP/UF). Le CAP est utilisé en amont des membranes afin d’éliminer les traces de micropolluants tandis que les membranes d’UF assurent une qualité d’eau produite excellente et constante au cours du temps. Cependant, les retours d’expérience montrent une dégradation des performances de séparation liée notamment à un vieillissement des matériaux membranaires ainsi qu’une vulnérabilité du procédé vis-à-vis de certains micropolluants émergents tels que les composés organiques polaires (PMOCs). Les travaux réalisés au cours de cette thèse visent à mieux comprendre les conséquences du vieillissement chimique des membranes utilisées dans ces procédés et d’évaluer l’efficacité d’élimination de micropolluants afin de proposer des voies d’optimisation. Plus particulièrement il a été montré que la cause principale de vieillissement est l’exposition au chlore des membranes durant les phases de lavage modifiant les propriétés des matériaux. En effet, les nombreux outils de caractérisation utilisés ont permis de mettre en évidence une corrélation entre la dégradation de l’agent hydrophile des membranes et l'augmentation de la perméabilité lors de l'exposition au chlore. L’étude des performances membranaires a mis en évidence une altération de la résistance au colmatage vis-à-vis de la MO pour les membranes exposées au chlore. Cependant les résultats obtenus pour évaluer les performances de sélectivité des membranes vis-à-vis de virus n’ont pas souligné d’altérations majeures. Les essais d’adsorption ont démontré l’efficacité limitée du CAP pour la rétention des PMOCs. En effet, parmi les molécules testées, les molécules aromatiques les plus hydrophobes sont efficacement adsorbées par le CAP tandis que les plus polaires sont peu éliminées. Finalement, l’utilisation de la nanofiltration ou l’osmose basse pression, présentant des taux de rétention en moyenne supérieurs à 90%, en font des solutions techniques de choix pour l’élimination des PMOCs
The degradation of water resources by the presence of organic matter (OM) and micropollutants requires the implementation of robust drinking water production processes. In this context, many French municipalities such as Saint Cloud and Angers have decided to set up a powdered activated carbon adsorption process coupled to ultrafiltration (PAC/UF). PAC is used upstream of membranes to remove traces of micropollutants while UF membranes provide excellent and constant water quality over time. However, the feedback reveals a degradation of the separation performances related in particular to an aging of the membrane materials and a vulnerability of the process towards some emerging micropollutants such as polar organic compounds (PMOCs).The work carried out during this thesis aims to better understand the consequences of the chemical aging of the membranes used in these processes and to evaluate the micropollutants removal efficiency in order to propose optimization ways. More particularly it has been shown that the main cause of aging is the chlorine exposure of the membranes during washing phases modifying the properties of the materials. In fact, the numerous characterization tools used have made it possible to demonstrate a correlation between the degradation of the hydrophilic agent of the membranes and the increase in the permeability during exposure to chlorine. The study of the membrane performances revealed an alteration of the resistance to fouling towards OM for membranes exposed to chlorine. However, the results obtained to evaluate the selectivity performance of the membranes with respect to viruses have not underlined any major alterations. Adsorption tests have demonstrated the limited efficiency of PAC for PMOCs removal. Indeed, among the molecules tested, the most hydrophobic and aromatic molecules are effectively adsorbed on PAC while the more polar ones are slightly adsorbed. Finally, the use of nanofiltration or low-pressure reverse osmosis, with average rejection rates over 90%, makes them the technological solutions of choice for the removal of PMOCs

Le procédé d’adsorption en lit fixe avec du charbon actif en grain est une technologie efficace pour l’élimination des micropolluants dans les eaux destinées à la consommation humaine. Pour la conception industrielle et la maintenance, il est utile de développer des outils prédictifs capables de décrire le comportement d’adsorption dans le réacteur. L’objectif principal de cette étude est d’envisager diverses approches pour évaluer et prédire les performances d’élimination des micropolluants dans les filtres CAG dans usines de production d’eau potable. Pour ce faire, les expérimentations ont été menées tant à l’échelle du laboratoire qu’à l’échelle du pilote industriel. L’étude porte dans un premier temps sur l’obtention des données fondamentales de l’adsorption (cinétiques et isothermes) sur plus d’une vingtaine de pesticides et de résidus pharmaceutiques dans des conditions réalisées avec 4 charbons d’âges différents et 3 ressources en eau différentes. Les résultats ont montré des comportements d’adsorption similaires pour les eaux des trois usines étudiées. Si le vieillissement du charbon a réduit globalement les capacités d’adsorption à équilibre ; son effet sur la cinétique d’adsorption dans les études en laboratoire et à grande échelle diffère selon les composés. Plusieurs approches de modélisation sont étudiées pour prédire le comportement d’adsorption d’un lit fixe de CAG : une modélisation expérimentale, des modèles empiriques de type QSAR, un modèle mécanistique. La capacité de ces approches à décrire le comportement d’adsorption en condition industrielle et complexe à partir de données simples à obtenir au laboratoire, voire à partir de données disponibles dans la littérature scientifique, a été évaluée. Il apparait, à ce stade des connaissances, que la qualité et la fiabilité de la prévision dépendra, malgré tout, encore fortement de l’effort consenti dans l’obtention d’informations spécifiques. Ces approches constitueront la base de futurs outils de prédiction au service des exploitants des usines de production
The process of adsorption in fixed bed with granular activated carbon is recognized as an efficient technology to removal micropollutants in drinking water treatment plant. For industrial design and practical maintenance perspectives, it is useful to develop prediction tools to describe the adsorption behavior in the reactor. The primary objective of this research is to consider different approaches to evaluate and predict the micropollutant removal efficiencies in industrial adsorption process. Experimentations, at lab scale and industrial scale, have been performed for this purpose. The study assessed firstly adsorption capacities and kinetics of more than twenty pesticides and pharmaceutical residues with granular activated carbon under realistic industrial conditions, especially with the effects of water matrix (3 resources) and carbon aging (4 ages). The results showed some similar adsorption behavior for the waters from the three studies plants. While carbon aging reduced globally adsorption capacities in lab-scale studies, this effect on adsorption kinetic differed, at both lab-scale and full-scale studies, according to compounds. Several modelling approaches were investigated to predict observed adsorption behavior: experimental model, QSAR-like empirical model, and mechanical model. The ability of these approaches to predict the micropollutant removal efficiency in industrial and complex conditions, based on lab or literature data, could be validated with some restrictions. The quality and reliability of the prediction will still highly depend on the effort being made to obtain condition specific information. These approaches will form the kernel of future prediction tools for further practical implementations

L'adsorption de l'alkylphenolpolyethoxyle sur une poudre de charbon actif a ete etudiee seule, puis en presence de nacl et cacl::(2), d'alcool (ethanol a pentanol, tertiobutanol) et d'agents de surface anioniques

Ce travail a pour objet d'étudier et de modéliser l'adsorption du phénol et des chlorophycées sur charbon actif en grain et de préciser les possibilités d'utiliser les ultrasons pour la désorption de ces composés organiques dans le but de regeler l'adsorbant. L'étude et la modélisation des cinétiques d'adsorption des composents phénoliques sur charbon actif en grain permettent de dégager plusieurs résultats sur les mécanismes d'adsorption. Les deux étapes limitantes sont le transfert à travers le film externe et la diffusion intraparticulaire. La modélisation des équilibres isothermes d'adsorption montre que l'adsorption est en monocouche et s'effectue de façon plutôt localisée, les sites déjà occupés n'autorisent pas la fixation d'autres molécules d'adsorbat, les molécules phénoliques adsorbées se repoussent et il n'y a donc pas d'association entre elles et l'adsorption s'effectue sur des sites energétiquement différents. Les effets des ultrasons de différentes fréquences et intensités sur les processus d'adsorption-désorption du 4-chlorophenol sur charbon actif en grain ont été étudiés et discutés. Les capacités d'adsorption obtenues en présence d'ultrasons sont inférieures à celles observées en l'absence du champ ultrasonore et elles sont inversement proportionnelles à l'intensité des ultrasons. La comparaison des courbes cinétiques montre que la vitesse d'adsorption du 4-chlorophenol est plus élevée en présence d'ultrasons. La désorption du 4-chlorophenol de la surface du charbon actif en grain a été étudiée en l'absence et en présence d'ultrasons de différentes fréquences et puissances. Les vitesses de désorption obtenues en présence du champ ultrasonore sont largement supérieures à celles observées en l'absence d'ultrasons. La quantité de 4-chlorophenol désormais augmente avec l'intensité. L'addition de Noah et/ou d'Ethanol au système entraîne un accroissement de la quantité de 4-chlorophenol désormais, spécialement en présence d'ultrasons. L'influence des ultrasons sur la désorption consiste en leurs effets thermique et non-thermique. Les méthodes sonochimique et sonophotochimique de régénération du charbon actif sature en composé phénolique sont des techniques très prometteuses qui permettent simultanément de minéraliser le composé organique et de regeler le charbon actif
The aim of this work is to study and model the adsorption of phenol and chlorophenols onto granular activated carbon and to specify the feasibility of using ultrasound to enhance the desorption of these organic compounds from the adsorbent. The study and modeling of the adsorption kinetics of phenolic compounds on activated carbon show that the two limiting stages of adsorption are the transport through the boundary layer and intraparticle diffusion. Isotherm modeling reveals that adsorption is in monolayer and it is carried out in definite and localised sites, the already occupied sites do not authorize the fixation of other molecules of adsorbate, the adsorbed phenolic molecules are pushed back and thus there is no association between them and the adsorption is carried out on energitecly different sites. The effects of ultrasound of various frequencies and intensities on adsorption-desorption processes of 4-chlorophenol on granular activated carbon were studied and discussed. Adsorption capacities obtained in the presence of ultrasound are lower than that observed in the absence of the ultrasonic field and they are inversely proportional to ultrasound intensity. Comparison of kinetic curves shows that the adsorption rate of 4-chlorophenol is higher in the presence of ultrasound. The desorption of 4-chlorophenol from the granular activated carbon surface was studied in the absence and presence of ultrasound of various frequencies and powers. The desorption rates obtained in the presence of ultrasonic field are largely higher than those observed in the absence of ultrasound. The amount of 4-chlorophenol desorbed increases with the intensity of ultrasound. Addition of naoh and/or ethanol to the system involves an increase of the amount of 4-chlorophenol desorbed, especially in the presence of ultrasound. The influence of ultrasound on desorption consists of their thermal and non-thermal effects. Sonochemical and sonophotochemical methods of regeneration of the activated carbon saturated with phenolic compound are very promising techniques which simultaneously lead to mineralize the organic compound and to regenerate the activated carbon. These techniques do not modify the specific surface and the adsorption capacity of the activated carbon after several cycles of adsorption-regeneration

Face à la pollution persistante des eaux naturelles par les pesticides, le charbon actif en grain (CAG) représente une réelle possibilité de traitement, de plus en plus souvent mis en œuvre en potabilisation. L'efficacité de ce traitement dépend des équilibres et des cinétiques d'adsorption, de l'hydrodynamique du réacteur et de la compétition avec la matière organique naturelle contenue dans les eaux brutes destinées à la potabilisation. Dans ce cadre, l'objectif de cette recherche est double : élaborer un protocole d'acquisition des paramètres d'équilibre et de cinétique d'adsorption compétitive et concevoir un logiciel de simulation de l'adsorption sur lit de CAG. L'approche théorique s'appuie sur : (1) le modèle de la diffusion de surface homogène (HSDM) qui prend en compte le coefficient de transfert de masse externe (kf) et le coefficient de diffusion superficielle (Ds) pour modéliser la cinétique d'adsorption, (2) la théorie de la solution adsorbée idéale (IAST) pour modéliser la compétition et (3) l'introduction d'un composé fictif (EBC) qui représente la matière organique naturelle. Le travail expérimental consiste d'une part à réaliser des isothermes d'adsorption sur l'eau ultra pure, l'eau réelle et l'eau réelle diluée par de l'eau ultra pure afin d'obtenir les paramètres d'équilibre. D'autre part, des cinétiques d'adsorption, effectuées sur colonne différentielle d'adsorption (DCBR), permettent d'acquérir les coefficients de diffusion superficielle. Les programmes de simulation ont été conçus, écrits et validés sur plusieurs résultats issus de la littérature. Ces programmes ont ensuite été impliqués dans le protocole global de simulation du filtre de charbon actif en grain réel. Pour une eau naturelle, ce protocole a été mis en œuvre sur trois pesticides et deux charbons actifs en grain.

Face a la pollution persistante des eaux naturelles par les pesticides, le charbon actif en grain (cag) represente une reelle possibilite de traitement, de plus en plus souvent mis en uvre en potabilisation. L'efficacite de ce traitement depend des equilibres et des cinetiques d'adsorption, de l'hydrodynamique du reacteur et de la competition avec la matiere organique naturelle contenue dans les eaux brutes destinees a la potabilisation. Dans ce cadre, l'objectif de cette recherche est double : elaborer un protocole d'acquisition des parametres d'equilibre et de cinetique d'adsorption competitive et concevoir un logiciel de simulation de l'adsorption sur lit de cag. L'approche theorique s'appuie sur : (1) le modele de la diffusion de surface homogene (hsdm) qui prend en compte le coefficient de transfert de masse externe (k f) et le coefficient de diffusion superficielle (d s) pour modeliser la cinetique d'adsorption, (2) la theorie de la solution adsorbee ideale (iast) pour modeliser la competition et (3) l'introduction d'un compose fictif (ebc) qui represente la matiere organique naturelle. Le travail experimental consiste d'une part a realiser des isothermes d'adsorption sur l'eau ultra pure, l'eau reelle et l'eau reelle diluee par de l'eau ultra pure afin d'obtenir les parametres d'equilibre. D'autre part, des cinetiques d'adsorption, effectuees sur colonne differentielle d'adsorption (dcbr), permettent d'acquerir les coefficients de diffusion superficielle. Les programmes de simulation ont ete concus, ecrits et valides sur plusieurs resultats issus de la litterature. Ces programmes ont ensuite ete impliques dans le protocole global de simulation du filtre de charbon actif en grain reel. Pour une eau naturelle, ce protocole