Добірка наукової літератури з теми "Eau – Pollution par les composés organiques – Décontamination"

Résumé Deux expériences ont été réalisées sur un site expérimental contrôlé de dimensions décamétriques reconstituant un aquifère alluvial. L’originalité de ce travail est basée sur le fait que cette plate-forme expérimentale permet de rendre compte du rôle de la frange capillaire dans les phénomènes de transfert, ce qui est difficilement accessible sur des systèmes réduits de laboratoire ou dans les investigations sur site réel. L’objectif principal est l’évaluation quantitative des mécanismes de transfert de Composés Organiques Volatils (COV) depuis la zone non saturée vers la nappe dans le cas d’une source de pollution localisée en zone non saturée. Le cas du transport du trichloroéthylène (TCE) a été abordé où une analyse comparative du transfert du TCE depuis la zone non saturée vers la nappe via la frange capillaire est présentée en étudiant les deux mécanismes : dispersion et dissolution. Dans la première expérience, la dispersion passive de la pollution par les vapeurs depuis la zone non saturée vers la nappe via la frange capillaire est étudiée. Dans la seconde expérience, l’impact sur la pollution de la nappe du lessivage des vapeurs par une pluie contrôlée est quantifié. Les résultats montrent que la dispersion passive des vapeurs peut causer une pollution significative de l’eau de la nappe, et ce, malgré la lenteur du processus de diffusion dans la partie inférieure de la frange capillaire suffisamment saturée en eau. Le lessivage des vapeurs par la pluie provoque une pollution de nappe plus importante et plus étendue. La quantification des flux de pollution partant de la zone non saturée vers la nappe a été réalisée dans la première expérience en se servant de la méthode de JOHNSON et PANKOW (1992), et du code de calcul (Hydrus) dans la seconde expérience. Les résultats expérimentaux et analytiques mettent en évidence, d’une part, le rôle d’écran joué par la frange capillaire contre le transfert de la pollution vers la nappe, et d’autre part, l’augmentation significative du degré et de l’étendue de la pollution de la nappe en cas de lessivage des vapeurs par les eaux de pluie.

Ce mémoire concerne la décontamination et la gazéification d'effluents organiques aqueux à l'aide d'une technologie utilisant des plasmas d'arc immergé. Le concept consiste à utiliser d'une part les hautes températures du plasma d'arc pour décomposer les composés organiques et d'autre part la trempe thermique (de l'ordre de 107-108K/s) obtenue par immersion du gaz produit dans la solution à traiter. Deux types de plasmas d'arc sont étudiés: un arc électrique immergé produit entre deux électrodes de graphite et un jet de plasma généré par une torche à plasma d'arc non transféré. Pour les effluents faiblement concentrés « 1 g/L) et contenant des molécules réfractaires aux traitements biologiques, les radicaux hydroxyles OH° produits en continu par l'éjection d'un jet de plasma dans la solution permettent la minéralisation complète en dioxyde de carbone et en eau des molécules; les hétéroatomes sont convertis en ions solvatés. Les décompositions de molécules telles que les chlorophénols et l'aniline, sont étudiées. Un mécanisme réactionnel est proposé à partir des produits intermédiaires identifiés. Le réacteur expérimental met en oeuvre le phénomène de gazosiphon: il assure la recirculation simultanée des phases liquide et gazeuse qui est évaluée par la mesure des vitesses issue de l'analyse d'images obtenues par cinématographie rapide. La simulation numérique du phénomène de recirculation est réalisée à l'aide d'un code CFD. Les vitesses obtenues lors de la simulation sont confrontées aux résultats expérimentaux. Pour les effluents plus fortement concentrés (> 100 g/L), le cracking thermique des molécules organiques conduit à la production d'un gaz de synthèse riche en monoxyde de carbone et en hydrogène (45 % de H2 et 45 % de CO quand on utilise le procédé à arc électrique immergé). Les deux types de plasmas d'arc sont évalués pour cette application. L'effluent est simulé par une solution de fructose et de glucose (quelques centaines de g/L). L'étude de l'arc électrique immergé est réalisée par spectroscopie d'émission optique et par cinématographie rapide. L'étude de la gazéification par plasma thermique est faîte selon une approche « génie des procédés » à l'aide d'un plan d'expériences. Des essais avec des effluents issus de l'industrie oléicole et papetière complètent ces travaux
This work is concemed with decontamination and gasification of aqueous organic liquid waste by immersed thermal plasma technology. Ln this concept, the organic compounds are decomposed into gas by high temperature plasma. A quench of about 107-108 K/s, is obtained by immersion into a given effluent. Two kinds of arc plasma are studied. The first one is an immersed electrical arc stricken between two graphite electrodes. The second one is a plasma jet generated by a non- transferred plasma torch. For dilute liquid waste (1g/L) containing molecules incompatible with conventional biological processes, the hydroxyl radicals (OH˚) are continuously produced by the plasma jet directly into the solution allowing complete molecule mineralization into carbon dioxide and water. The heteroatoms, if present, are converted into solvated ions. The decomposition of the molecules, such as chlorophenols and aniline, are studied. Considering the identified intermediate products, a reaction mechanism is proposed. For each tested molecules, their concentration decreased at least of 90 percent. Based on the "gasosiphon" phenomenon, the experimental reactor insures the simultaneous recirculation of both gas and liquid phases. The hydrodynamic was studied using in situ high frequency imaging technology. A CFD code was applied for numerical simulation of the observed recirculation phenomena. The results were compared with obtained experimental data. Ln the case of concentrated liquid waste (> 100 g/L), syngas was produced by thermal cracking of organic molecules. The best measured composition of the gas is about 45% v/v of H2 and 45 % v/v of CO when an electrical arc is used. The usability of both studied plasma types were investigated in this field. The experimental study was carried on using fructose and glucose solution (severnl hundreds g/L) as surrogated effluent. With a specific injection method, gasification rate is about 30 % with one way. Optical Emission Spectroscopy and high frequency imaging were applied to investigate the immersed electrical arc. The thermal plasma gasification is investigated through a" process engineering" approach. To this aim, factorial test plan was built and done. Trials with liquid waste from olive oil and paper industries complete this work

Un matériau nanocomposite de TiO2 à base d'argile a été synthétisé par une méthode facile pour étudier sa structure et son efficacité photocatalytique. Les nanoparticules de TiO2 supportées ont été générées par une méthode sol-gel, puis mélangées à une suspension de sépiolite.Le matériau a été récupéré sous forme de poudre (Mc-80), puis calciné afin d'arranger le réseau cristallin des particules de TiO2 pour une utilisation en photocatalyse hétérogène. Il est appelé donc (Mc-80-500).Le diffractogramme des rayons X de la poudre du Mc-80-500 révèle une dispersion de particules de TiO2 en phase anatase et rutile sur la surface de l'argile, présentant une taille de l'ordre de 4-8 nm. Les images TEM du Mc-80-500 ont confirmé la présence de billes de TiO2 isolées à la surface de la sépiolite fibreuse. La surface spécifique du Mc-80-500 est supérieure à celle de la sépiolite brute et à celle des nanoparticules de TiO2 libres.Le Mc-80-500 s'est révélé plus efficace dans la photocatalyse hétérogène par rapport aux autres matériaux TiO2 à base de sépiolite. Une dépollution totale d'un colorant réactif (Orange G) a été obtenue après 1h d'irradiation, ce qui est relativement rapide par rapport aux rapports précédents. Le matériau photocatalyseur peut être lavé avec de l'eau distillée sans additifs chimiques ou calcination, et peut être réutilisé plusieurs fois pour la photocatalyse sans perte d'efficacité.Mots clé : nanoparticules, photocatalyse, sol-gel, sépiolite, dioxyde de titane
A clay-based TiO2 nanocomposite material was synthesized by a facile method to investigate its structure and photocatalytic efficiency. The supported TiO2 nanoparticles were generated from a sol-gel method, and subsequently, mixed with a suspension of sepiolite. The material was recovered in powder form (Mc-80), and then calcined to properly arrange the crystal lattice of the TiO2 particles for use in heterogeneous photocatalysis (Mc-80-500). The powder X-ray diffractogram of Mc-80-500 reveals a dispersion of anatase and rutile phase TiO2 particles on the clay surface, exhibiting a size in the order of 4-8 nm. TEM images of Mc-80-500 confirmed the presence of isolated TiO2 beads on the surface of the fibrous sepiolite. The specific surface area of Mc-80-500 is larger than that of raw sepiolite and that of free TiO2 nanoparticles.Mc-80-500 was found to be more efficient in heterogeneous photocatalysis compared to other TiO2 materials based on sepiolite. A total depollution of a reactive dye (Orange G) was achieved after 1h irradiation time, which is relatively quick compared to previous reports. The photocatalyst material can be washed with distilled water without chemical additives or calcination, and can be reused several times for photocatalysis without loss of efficiency.Keywords: nanoparticles, photocatalysis, sol-gel, sepiolite, titanium dioxide

L’extraction sous pression réduite est l’une des techniques de dépollution envisageables lorsqu’il y a contamination d’un sol par des composés organiques volatils (COVs). Cette technique consiste à créer une dépression dans le sol et induire un écoulement contrôlé d’air qui entraînera les contaminants volatils dans la phase gazeuse extraite. Les objectifs de ce travail peuvent se résumer de la façon suivante : - caractérisation de la méthode la plus adaptée à déterminer les deux composantes, horizontale et verticale, de la perméabilité à l’air. - étude de l’évolution de la perméabilité à l’air du sol en fonction du degré de saturation de celui-ci en liquides. - vérification de la validité ou non de l’utilisation des colonnes unidirectionnelles dans le dimensionnement des systèmes d’extraction en se basant sur l’atteinte d’une vitesse critique de l’air au sein des pores du sol. Pour accomplir ces objectifs, un pilote d’essai a été conçu et réalisé, plusieurs expériences ont été effectuées et des modèles de la littérature ont été utilisés. Les résultats obtenus ont montré que la méthode la plus adaptée à la détermination de la perméabilité à l’air du sol est celle mettant en œuvre un régime stationnaire sans couverture à la surface du sol, Et que les résultats obtenus dans une colonne unidirectionnelle concernant la vitesse critique ne peuvent être extrapolés à l’échelle du terrain comme il se fait actuellement
Soil Vapour Extraction (SVE), which includes gas extraction and/or gas injection, is the primary method used to remove volatile organic compounds (VOCs) from unsaturated subsurface porous media. The widespread use of SVE is due to its above ground simplicity of operation and proven ability to remove contaminant mass inexpensively relative to competing technologies. The objectives of this study may be summarized as follow: - Characterisation of the more appropriate method to determine horizontal and vertical soil air permeability components. - Study of the evolution of soil air permeability as a function of liquids saturation degree. - Verification of the validity or not of the use of unidirectional columns in extraction systems design based on attainment of a critical pore-gas velocity. To accomplish these objectives, a laboratory pilot was designed and realised, a series of experimental tests was conducted and literature models have been used. Results showed that the more appropriate method to determine soil air permeability is the one which involve stationary state in an open soil and that results obtained with a unidirectional column related to critical air velocity can not be extrapolated to field scale as it's currently done

Une unité pilote de traitement thermique en continu de terres polluées par des composés organiques a été mise au point pour étudier la faisabilité du procédé de désorption thermique au niveau préindustriel. L'influence des principaux paramètres (température, pression, temps de séjour et débit d'air de balayage) est étudiée avec un sol initialement pollué à 1% en HAP et a permis de montrer que la température et le débit d'air de balayage sont les facteurs prépondérants pour obtenir une faible teneur résiduelle en HAP. Un essai réalisé en optimisant tous les paramètres a permis de dépolluer une terre polluée par des HAP avec une efficacité proche de 100%. Un bilan de matière effectué sur les principaux constituants du sol a permis de suivre leur cheminement dans l'unité pilote et de vérifier l'efficacité du traitement des terres et des effluents gazeux : le suivi du flux des HAP a montré que la teneur en COV dans les gaz rejetés à l'atmosphère était largement inférieure aux limites réglementaires. Des essais comparatifs réalisés avec des sols de nature différente et de teneurs en HAP voisines entre le traitement thermique en statique (autoclave) et en continu indiquent que ces deux procédés ont des impacts différents sur les taux de décontamination et que le traitement en statique ne peut donc pas servir d'outil préliminaire à l'étude du traitement thermique d'un sol pollué. Le transport des polluants organiques dans une particule de sol soumise à une élévation de température a également été modélisé. Une étude paramétrique dans le cadre de ce modèle a permis d'observer l'influence des différentes caractéristiques du grain de sol (porosité, surface spécifique, tortuosité et diamètre) et d'observer l'importance du transport par diffusion des polluants dans le grain de sol dans le phénomène de décontamination.

Tout d'abord, l'influence de la pression (entre 1 et 0,1 atm) sur les températures et les vitesses de décontamination est étudiée par analyse thermogravimétrique pour trois sols standards pollués artificiellement par le naphtalène, le 4-chlorobiphényle ou l'hexachlorobenzène. La décontamination se fait à plus basse température sous pression réduite. Lorsque la pression diminue d'un facteur 10, un taux de décontamination donné est obtenu environ 30 à 50° C plus bas. Un modèle de décontamination basé sur l'évaporation-diffusion du polluant est utilisé pour interpréter les résultats expérimentaux. L'étude de la contamination résiduelle est réalisée sur un pilote de laboratoire pour des sols réels pollués par des PCB (6000 ppm) ou des HAP (11000 ppm). A 450° C, la contamination résiduelle est inférieure à 2 ppm pour le sol pollué par des PCB et inférieure à 20 ppm pour le sol pollué par des HAP. La pression semble sans influence sur ces valeurs. La nature des effluents gazeux est étudiée lors des décontaminations menées sur le pilote. Dans le cas du sol pollué par des PCB, la pression semble avoir une influence sur la dégradation des polluants en phase gaz. Sous 0,1 atm, la dégradation est négligeable. Sous 1 atm, les principales dégradations sont dues à la rupture des liaisons C-C1 ou de la liaison biphényle dans les molécules de PCB initialement présentes dans le sol. Le cas particulier de la décontamination thermique de sols pollués par des HAP est étudié par analyse thermogravimétrique. Cette étude a mis en évidence le comportement très particulier du sol argileux. Pour ce sol, quel que soit l'hydrocarbure aromatique polycyclique utilisé comme polluant (à l'exception du naphtalène), une température supérieure à la température d'ébullition du polluant considéré est nécessaire pour que la décontamination ait lieu. Ce résultat montre l'existence d'interactions très fortes entre les molécules de polluant et les sols de nature argileuse.

La jarosite est un sous produit de l'hydrométallurgie du zinc, à teneur élevée en métaux lourds (Pb, Zn, Cd, As, etc). En raison des réglementations environnementales et des risques de pollution, il est absolument nécessaire de trouver des alternatives, afin de réduire le problème de stockage. Des travaux récents ont permis de décomposer la jarosite par des déchets organiques. Les produits de décomposition sont principalement des oxydes de fer et des composés de métaux lourds, bien connus en métallurgie extractive. Ce travail explore les possibilités d'extraire les métaux lourds, contenus dans les solides issus de la décomposition de la jarosite. La séparation magnétique est testée et s'avère inefficace. Les traitements thermiques sous atmosphères contrôlées (neutre, réductrice et chlorurante) sont appliqués sur quatre échantillons. L'influence des gaz, de la température, de la durée de traitement sur le taux d'extraction des métaux lourds est déterminée à l'aide de la DRX, du MEB, de l'analyse chimique, etc. Selon les caractéristiques physico-chimiques des échantillons, les traitements thermiques sous atmosphères contrôlées (N²), (CO + N²) et (Cl² + air) aboutissent respectivement à des taux d'extraction de métaux lourds variant de 64 à 94%, de 89 à 98% et de 95 à 99%. Les métaux lourds sont séparés par refroidissement de la phase gazeuse, pendant que le résidu est décontaminé. Les traitements par chloruration entre 700 et 800°C s'appliquent efficacement aux quatre échantillons. L’emploi des gaz issus de la pyrolyse de déchets de PVC permet d'extraire plus de 97% des métaux lourds.

L'extraction sous pression réduite est un procédé de traitement des sols pollués par des composés organiques volatils. Son principe repose sur la mise en circulation d'un flux gazeux traversant le sol par l'application d'une dépression de quelques centaines de millibars. Une étude paramétrique menée sur un sol réel artificiellement pollué par du trichloréthylène a montré que le débit du flux gazeux n'a qu'une faible influence sur les rendements d'extraction des polluants à cause de mécanismes de transfert limités cinétiquement. L'humidité du sol a une influence négative sur l'efficacité du traitement parce qu'elle restreint la porosité du sol disponible au passage du gaz d'extraction. Les essais menés sur un sol issu d'un site pollué par des solvants chlorés ont permis de mettre au point une méthodologie destinée à tester la faisabilité technique du traitement. Cette méthodologie permet d'identifier et de limiter les risques d'échec de la réhabilitation de sites pollués. Les résultats montrent que l'usage de ce procédé n'était pas adapté au traitement du sol testé dans cette étude du fait de la présence de graisses pour laquelle les solvants chlorés ont une forte affinité
Soil vapour extraction is a treatment process for soils polluted by volatil organic compounds. Its principle relies on the circulation of gaseous flow in soil by the application of a depression of some hundreds millibars. A parametrical study has been led on a soil artificially polluted by trichlorethene. It shows that the gaseous flow rate has a slight influence on pollutants extraction yield. This is due to rate limited mass transfer processes. Soil moisture plays a negative role on treatment efficiency because of the reduction of the porosity available for the gas circulation. Tests have been performed on a soil polluted by a complex mixture of organic pollutants to elaborate a methodology of technical feasibility assessment. This methodology aims at identifying and limiting risks of site rehabilitation failure. Tests results show that soil vapour extraction was inadequat to treat the soil tested in this study because of the strong affinity between a dense organic phase (grease) and chlorinated solvents

Les cyclodextrines (CD) sont reconnues pour leurs aptitudes à accroître la solubilité de nombreuses molécules organiques par formation de composés d'inclusion. Dans cette étude, nous proposons d'évaluer une méthode de traitement des sols pollués utilisant les cyclodextrines comme agents de lavage. La phase préliminaire de recherche, menée dans le cadre de cette étude, a permis d'identifier les principaux paramètres d'influence des performances de complexation de différentes cyclodextrines (nature de la CD, pH et force ionique). La solubilisation de molécules sélectionnées appartenant à deux grandes familles de polluants organiques (Chlorophénols et Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP)) a été étudiée dans des solutions aqueuses de CD (natives et modifiées). Des essais sur des sols organiques de référence en laboratoire, par la méthode dite en batch ou sur colonnes de percolation, ont permis de tester l'efficacité réelle de l'extractant. Les expériences d'extraction réalisées sur un sol réellement pollué provenant d'une ancienne usine à goudron (HAP) ont confirmé les performances extractives des CD. Le mécanisme majoritaire d'extraction des HAP dans ce sol a été identifié et semble être la dissolution de la Phase Liquide Non-Aqueuse (NAPL) vers la phase aqueuse. En présence des CD, un accroissement de l'efficacité d'extraction des HAP par rapport à l'eau d'un facteur 100 au minimum a été obtenu. Les résultats de cette étude révèlent les propriétés remarquables des CD et montrent que leur utilisation pour le traitement des sols pollués est d'un intérêt scientifique considérable
Soil matrices contaminated with polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) abound at the sites of coke-oven gas plants, refineries, and many other major chemical industries. The problem of soil pollution has been widely recognised in recent years. The removal of PAHs from soil using pure water, via soil washing, is quite ineffective due to their low solubility and hydrophobicity. However, addition of cyclodextrin (CD) has been shown to increase the removal efficiency several fold. Herein are investigated the effectiveness of cyclodextrin to solubilise and to remove PAH occurring in industrially contaminated soil. The interactions in the cyclodextrin/pollutant/soil system have been studied “step by step”. The objective was to use a CD solution for soil flushing in column test in lab and to evaluate the influencing parameters that can significantly increase the removal efficiency. The process parameters chosen were CD concentration, ratio of washing solution volume to soil weight, and temperature of washing solution. These parameters were found to have a significant effect on PAH removal from the contaminated soil except the temperature where no significant enhancement in PAH extraction was observed for temperature range from 5 to 35 °C. Column experiments were also carried out to study the kinetics of PAH release from an aged-contaminated soil using three types of CD. The extraction results indicate that removal capacity of HPCD and MCD was higher than that of BCD. With 10% MCD solution, an extraction of about 40% of Phenanthrene on soil was observed, whereas only 0. 2% was removed when water was used as the flushing solution

L'originalite de cette etude reside dans la perspective d'utilisation d'un contacteur a membrane, la distillation membranaire sous vide (dmv) dans une filiere d'eau potable, en traitement d'affinage. L'objectif est d'eliminer les composes organohalogenes volatils a l'etat de traces dans l'eau et de produire une eau conforme aux valeurs guides europeennes. A l'issue d'une synthese et d'une analyse bibliographique sur les materiaux membranaires poreux puis d'une etude de caracterisation de six membranes planes, les criteres de selection d'une membrane adaptee a la dmv pour l'application concernee sont presentes et discutes. Une modelisation du procede a ete developpee en prenant en compte le couplage du transfert de matiere et de chaleur. Ce modele a ete valide experimentalement. L'influence des principaux parametres operatoires sur les performances du procede a ete caracterisee experimentalement. Puis, une simulation de la dmv a l'echelle industrielle permet de definir les conditions operatoires minimisant la consommation energetique totale de dmv pour un module plan industriel. Les premiers elements de conception d'un module plan industriel sont proposes et compares a ceux d'un module fibres creuses, plus prometteurs. Enfin, cette etude est cloturee par une comparaison technico-economique de la dmv avec des procedes conventionnels et la nanofiltration.

Les membranes, films et matériaux composites zéolithiques, à système poreux régulier, présentent un intérêt majeur pour une large gamme d’applications telles que la séparation liquide/gaz, les capteurs chimiques, les réacteurs à membrane catalytique et les matériaux capteurs de lumière. Cette étude présente la détection, l’élimination et la réduction de polluants en milieu liquide et gazeux à l’aide de matériaux poreux (zéolithes et MOFs) assemblés sur des films et des membranes. Des membranes ZSM-5, préparés par croissance secondaire, et des matériaux composites LTL, déposés sur des fibres de chanvre par cristallisation in-situ, sont utilisés pour éliminer des métaux lourds toxiques et des contaminants aromatiques de solutions aqueuses. La conception de nouveaux matériaux et le développement de procédés simples et efficaces pour la séparation des gaz sont également présentés. En plus de la membrane de type MFI purement silicique (Silicalite-1) appliquée à l’extraction de l’éthanol de solutions aqueuses, l’accent a été mis sur la préparation de membranes de type MOF [Co3(HCOO)6]. Ces membranes ont été synthétisées par croissance secondaire puis testés pour la mise à niveau du gaz naturel par perméation d’un mélange CO2/CH4. Les matériaux poreux sont aussi utilisés comme film hautement sensible et sélectif pour la détection des polluants de l’air. Des films de MOF composés de Y(BTC) et enrichis en métaux ont été préparés puis utilisés pour la détection de composés organiques volatils (COV), tels que le chloroforme, l’acétone, et le 2-éthylthiophène, et de CO en présence d’eau et d’hydrocarbures
Zeolitic membranes, films and composites with regular pore systems are attractive for a wide range of applications including gas/liquid separation, chemical sensors, catalytic membrane reactors, and light-harvesting materials. In this study, detection, removal or reduction of pollutants from liquid and gas media using porous materials (zeolites and MOFs) assembled in films and membranes are presented. As-prepared ZSM-5 membrane by secondary growth and LTL-hemp composite by in-situ crystallization are used to remove toxic heavy metals and aromatics contaminants from aqueous solutions. Design of new materials and development of facile and efficient processes for fuel gas or vapour separations are presented. In addition to pure silica MFI membrane (Silicalite-1) applied for extraction of ethanol from aqueous solution, the focus was on the preparation of MOF [Co3(HCOO)6] membranes via secondary growth approach, and further evaluation for the upgrading of natural gas by binary gas permeation of CO2/CH4. The porous materials (zeolites and MOFs) are also used as selective and high sensitive films for detection of air pollutants. MOF films composed of Y(BTC) nanocrystals are fabricated and apply for sensing of volatile organic compounds (VOCs), such as chloroform, acetone and 2-ethylthiophene. Besides, zeolites and MOF thin films loaded with metals are prepared and used for detection of CO with low concentration in the presence of water and hydrocarbons