Mise en oeuvre d'un procédé d'ozonation catalytique pour l'élimination des polluants organiques de l'eau PDF Download
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Author: Vincent Farines Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 474
Book Description
Les travaux présentés dans ce mémoire concernent la mise en oeuvre d'un réacteur triphasique d'ozonation catalytique pour le traitement des eaux résiduaires industrielles. L'ozonation constitue un des moyens les plus efficaces pour réduire la pollution organique contenue dans les effluents aqueux avec toutefois des rendements d'oxydation de la matière organique souvent limités par la formation de produits d'oxydation inertes. Afin d'éliminer la DCO résiduelle, des procédés d'oxydation avancés sont développés pour accroître les rendements de dégradation des polluants organiques. La réaction d'ozonation catalytique est préalablement étudiée en réacteur agité avec un catalyseur d'ozonation en poudre. L'effet du catalyseur sur le transfert et la décomposition de l'ozone, hors substrat, permet de déterminer le régime de fonctionnement du réacteur selon les conditions opératoires. En faisant varier les paramètres de fonctionnement du réacteur agité, le facteurs influants de la réaction d'ozonation catalytique sont étudiés avec un composé modèle réfractaire à l'ozonation seule, l'acide hexanoïque. Ensuite, la transposition au fonctionnement en réacteur lit fixe fonctionnant à co-courant ascendant de gaz et de liquide est réalisée en suivant la même démarche qu'en réacteur agité. L'étude du transfert de l'ozone en absence de réaction chimique est suivie de l'étude du transfert et de la décomposition de l'ozone en présence de catalyseur sous forme extrudée. En utilisant l'acide hexanoïque comme substrat modèle, l'évaluation des divers paramètres de fonctionnement du réacteur conduit à la modélisation de la réaction d'ozonation catalytique en réacteur à lit fixe. Les performances du traitement sont ensuite éprouvées par des essais sur des composés organiques divers et représentatifs de la composition d'effluents réels. Enfin, divers essais d'applications sur des eaux résiduaires industrielles illustrent le bien fondé de la démarche adoptée et l'intérêt de l'ozonation catalytique.
Author: Vincent Farines Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 474
Book Description
Les travaux présentés dans ce mémoire concernent la mise en oeuvre d'un réacteur triphasique d'ozonation catalytique pour le traitement des eaux résiduaires industrielles. L'ozonation constitue un des moyens les plus efficaces pour réduire la pollution organique contenue dans les effluents aqueux avec toutefois des rendements d'oxydation de la matière organique souvent limités par la formation de produits d'oxydation inertes. Afin d'éliminer la DCO résiduelle, des procédés d'oxydation avancés sont développés pour accroître les rendements de dégradation des polluants organiques. La réaction d'ozonation catalytique est préalablement étudiée en réacteur agité avec un catalyseur d'ozonation en poudre. L'effet du catalyseur sur le transfert et la décomposition de l'ozone, hors substrat, permet de déterminer le régime de fonctionnement du réacteur selon les conditions opératoires. En faisant varier les paramètres de fonctionnement du réacteur agité, le facteurs influants de la réaction d'ozonation catalytique sont étudiés avec un composé modèle réfractaire à l'ozonation seule, l'acide hexanoïque. Ensuite, la transposition au fonctionnement en réacteur lit fixe fonctionnant à co-courant ascendant de gaz et de liquide est réalisée en suivant la même démarche qu'en réacteur agité. L'étude du transfert de l'ozone en absence de réaction chimique est suivie de l'étude du transfert et de la décomposition de l'ozone en présence de catalyseur sous forme extrudée. En utilisant l'acide hexanoïque comme substrat modèle, l'évaluation des divers paramètres de fonctionnement du réacteur conduit à la modélisation de la réaction d'ozonation catalytique en réacteur à lit fixe. Les performances du traitement sont ensuite éprouvées par des essais sur des composés organiques divers et représentatifs de la composition d'effluents réels. Enfin, divers essais d'applications sur des eaux résiduaires industrielles illustrent le bien fondé de la démarche adoptée et l'intérêt de l'ozonation catalytique.
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Les travaux menés au cours de cette thèse ont pour objectif d'étudier l'applicabilité du procédé d'ozonation catalytique TOCCATA® au traitement avancé d'eaux résiduaires urbaines pour le contrôle des émissions en micropolluants. Ce travail couvre la détermination des propriétés physico-chimiques, structurelles et de réactivité de deux catalyseurs et l'optimisation de leur conditionnement pour le procédé d'ozonation catalytique. La caractérisation hydrodynamique du réacteur à co-courant ascendant triphasique en lit fixe utilisé pour la mise en œuvre du procédé a été également réalisée. Les processus élémentaires impliqués dans le procédé ont ensuite été étudiés séparément : transfert gaz-liquide, adsorption, ozonation simple et interaction ozone/matériau. Enfin l'ozonation catalytique a été étudiée vis-à-vis de l'élimination de la matière organique des eaux usées réelles. L'ozonation catalytique se montre moins sélective que l'ozonation simple et améliore le procédé en termes de transfert d'ozone et d'élimination du carbone organique. Des mécanismes et des lois cinétiques pour chacun des processus élémentaires ont été déterminés et une loi de vitesse globale de premier ordre pour le procédé d'ozonation catalytique est proposée. L'étude de l'influence de différentes variables opératoires a été effectuée en vue de l'optimisation du procédé. L'investigation a ensuite été élargie à l'élimination de micropolluants spécifiques (carbamazépine, diuron, kétoprofène, diclofénac, naphtalène) appliquée à des eaux synthétiques, ainsi qu'à des eaux résiduaires urbaines réelles. La plupart des composés sont dégradés après application d'une faible dose d'ozone par le procédé. L'étude de leurs propriétés et de leur affinité avec le système d'ozonation catalytique a permis d'expliquer leurs comportements.
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Les travaux présentés dans ce mémoire concernent l'ozonation catalytique des composés organiques pour le traitement des eaux résiduaires industrielles. Parmi les traitements visant à réduire la pollution organique contenue dans les effluents, l'ozonation constitue un des moyens d'oxydation les plus efficaces. Cependant l'action sélective de l'ozone conduit généralement à un abattement limité du COT, ce qui motive le développement de procédés d'oxydation avancée, susceptibles de conduire à la minéralisation complète de la matière organique. Une investigation expérimentale permet initialement d'établir l'ordre d'efficacité des métaux de transition dans la décomposition de l'ozone, hors substrat, et de préciser le rôle du métal dans l'activation catalytique de l'ozone. L'hétérogénéisation du catalyseur par imprégnation en voie humide permet ensuite de combiner l'activité obtenue en phase homogène et la séparation aisée catlyseur/produit propre à la catalyse hétérogène. Après avoir sélectionné l'agent actif, l'optimisation de la formulation catalytique est réalisée d'après les performances obtenues vis-à-vis de la dégradation de divers substrats modèles, inertes vis-àvis de l'ozone. Les performances de l'ozonation catalytique sont ensuite validées par l'application au traitement d'effluents industriels. L'activation catalytique de l'ozone repose en effet sur la formation d'entités oxydantes non radicalaires et se distingue par là même de tous les procédés d'oxydation avancée existants à l'heure actuelle. Toutes ces validations expérimentales prouvent le bien fondé de la démarche adoptée. Enfin, ce travail ouvre des perspectives orientées vers le développement du procédé industriel.
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Le principal objectif de la thèse est l'optimisation d'un procédé d'oxydation avancée par la mise en œuvre des outils de l'automatique moderne.Le procédé considéré concerne l'ozonation catalytique utilisé pour traiter les eaux résiduaires industrielles. L'optimisation de ce procédé consiste à contrôler l'abattement des polluants tout en minimisant le coût de fonctionnement du procédé. La mesure en ligne de la concentration en polluant est fournie par l'absorbance, grandeur corrélée à la DCO. Le procédé est alors considéré comme un système à une entrée, la puissance du générateur d'ozone, et deux sorties, l'ozone dans les évents et l'absorbance.L'identification du procédé a mené à l'estimation d'un modèle linéaire pour construire les lois de commande et d'un modèle non-linéaire, de type modèle de Wiener, pour tester les correcteurs en simulation avant les essais expérimentaux.Les trois commandes testées, la commande par modèle interne, la commande optimale et la commande H∞, permettent de rejeter des perturbations sur la concentration en polluant dans les effluents à traiter. Des analyses de stabilité du système bouclé, vis-à-vis de retards sur la commande, ont été menées.Les résultats expérimentaux obtenus ont permis de conclure sur les gains significatifs apportés par ces développements.La méthodologie développée pour cette application peut être étendue à d'autres procédés afin de faciliter le développement industriel des procédés d'oxydation avancée.
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Les travaux présentés dans ce mémoire concernent la mise en oeuvre d'un procédé d'ozonation catalytique pour le traitement des eaux résiduaires industrielles. La réaction d'ozonation catalytique est péalablement étudiée en réacteur agité, avec un catalyseur en poudre. L'étude porte sur la destruction d'un composé modèle réfractaire à l'ozonation, l'acide hexanoïque. Cette réaction est alors mise en oeuvre en réacteur colonne à lit fixe, fonctionnant à co-courant ascendant de gaz et de liquide. L'étude du transfert et de la décomposition de l'ozone en phase aqueuse est suivie de la détermination des paramètres hydrodynamiques essentiels à l'obtention de résultats optimaux lors de la réaction de minéralisation de l'acide hexanoïque. Le vieillissement et la voie de synthèse du catalyseur sont également considérés. L'ozonation catalytique est finalement utilisée pour le traitement d'effluents papetiers.
Author: Aude Audirac Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 0
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Cette thèse a pour objet de contribuer au développement du procédé de dépollution des eaux usées industrielles par ozonation catalytique hétérogène mettant en oeuvre un catalyseur poudre breveté, déposé sur des mousses de différents matériaux. Pour cela, une molécule modèle réfractaire, l'acide succinique a été ozonée en présence de catalyseur dans un réacteur lors d'expériences au cours desquelles plusieurs paramètres d'importance pour l'efficacité du procédé ont été modifiés (localisation du catalyseur, configuration du réacteur, introduction d'ozone...).Dans un premier temps la cinétique réactionnelle a été déterminée en faisant varier les concentrations initiales en acide succinique et en catalyseur.Par la suite, l'influence de la localisation du catalyseur supporté au sein du système réactionnel et du mode d'introduction de l'ozone gaz a été étudiée.La variation du temps de séjour de la solution par variation d'une part du débit d'entrée et d'autre part du volume de solution dans le système a permis (i) la confirmation de la loi cinétique et (ii) la détermination d'un volume limite à partir duquel l'efficacité de la réaction est affectée.Les résultats obtenus ont aboutis à la proposition d'un mécanisme d'ozonation catalytique hétérogène en plusieurs étapes et à la définition de paramètres de dimensionnement en vue d'une application industrielle.
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Ce travail de thèse a permis le développement d'un procédé de traitement de l'eau par couplage plasma/catalyse. Les traitements plasma ont été réalisés dans deux réacteurs différents : un réacteur pointe/plan et un réacteur dynamique. Ces deux réacteurs autorisent un contrôle de l'atmosphère gazeuse du traitement. La faisabilité de la dégradation d'acide acétique a été prouvée. Certains paramètres de traitement en réacteur pointe/plan (gaz de traitement, du débit gazeux et de la fréquence de la décharge) et dynamique (débit de recirculation de phase liquide, concentration du polluant et puissance injectée) ont été étudiés.Une modélisation du procédé en utilisant les logiciels Comsol Multiphysics et Scilab a été menée. Grâce à elle, la manière dont les espèces actives (essentiellement les radicaux hydroxyles) sont apportées à la solution a été mise en évidence.Une poudre de catalyseur de Co3O4 a été étudiée dans le but de coupler le traitement plasma avec un traitement catalytique. Pour cela, des manipulations d'ozonation catalytique ont été entreprises. Elles ont mis en exergue l'efficacité du catalyseur pour la décomposition de polluants.Finalement, le couplage plasma/catalyse a présenté des résultats encourageants, puisqu'une amélioration de la décomposition des polluants a été observée.Les points d'amélioration peuvent consister à optimiser la quantité et la forme des électrodes haute tension utilisées (électrodes en parallèle, de géométrie plane, etc.). Le dépôt de catalyseur en couche mince sur l'électrode de masse par la technique PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) devra être réalisé.
Author: Christiane Gottschalk Publisher: John Wiley & Sons ISBN: 3527613358 Category : Science Languages : en Pages : 199
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The ozonation of compounds in water is a complex process. The mechanisms are very complicated, the parameters are many, but the possibilities of developing cost-effective treatment schemes for drinking water and waste water are large. Most books available today concentrate on either drinking water or waste water treatment, seldom dealing with both or explaining the essential differences. And only rare exceptions deal with the how-to of ozone experiments. This practical guide fills the gap. It contains the cumulative knowledge on experimental design, execution, interpretation and application. Drawing on experience gained from hours spent on laboratory research with drinking and waste waters, literature study, intensive discussion with leading experts, perplexed reflection and deep thought, the book offers practical help to avoid common pitfalls and unnecessary work. This book is aimed at professionals in industry and research currently using ozonation who want to optimize their system, as well as students beginning work with ozonation. It contains just enough information for beginners to start with, but goes rapidly to the detailed information that advanced readers need.
Author: Christiane Gottschalk Publisher: John Wiley & Sons ISBN: 3527628932 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 378
Book Description
The leading resource on ozone technology, this book contains everything from chemical basics to technical and economic concerns. The text has been updated to include the latest developments in water treatment and industrial processes. Following an introduction, the first part looks at toxicology, reaction mechanisms and full-scale applications, while Part B covers experimental design, equipment and analytical methods, mass transfer, reaction kinetics and the application of ozone in combined processes.
Author: Clemens von Sonntag Publisher: IWA Publishing ISBN: 1843393131 Category : Science Languages : en Pages : 306
Book Description
Even though ozone has been applied for a long time for disinfection and oxidation in water treatment, there is lack of critical information related to transformation of organic compounds. This has become more important in recent years, because there is considerable concern about the formation of potentially harmful degradation products as well as oxidation products from the reaction with the matrix components. In recent years, a wealth of information on the products that are formed has accumulated, and substantial progress in understanding mechanistic details of ozone reactions in aqueous solution has been made. Based on the latter, this may allow us to predict the products of as yet not studied systems and assist in evaluating toxic potentials in case certain classes are known to show such effects. Keeping this in mind, Chemistry of Ozone in Water and Wastewater Treatment: From Basic Principles to Applications discusses mechanistic details of ozone reactions as much as they are known to date and applies them to the large body of studies on micropollutant degradation (such as pharmaceuticals and endocrine disruptors) that is already available. Extensively quoting the literature and updating the available compilation of ozone rate constants gives the reader a text at hand on which his research can be based. Moreover, those that are responsible for planning or operation of ozonation steps in drinking water and wastewater treatment plants will find salient information in a compact form that otherwise is quite disperse. A critical compilation of rate constants for the various classes of compounds is given in each chapter, including all the recent publications. This is a very useful source of information for researchers and practitioners who need kinetic information on emerging contaminants. Furthermore, each chapter contains a large selection of examples of reaction mechanisms for the transformation of micropollutants such as pharmaceuticals, pesticides, fuel additives, solvents, taste and odor compounds, cyanotoxins. Authors: Prof. Dr. Clemens von Sonntag, Max-Planck-Institut für Bioanorganische Chemie, Mülheim an der Ruhr, and Instrumentelle Analytische Chemie, Universität Duisburg-Essen, Essen, Germany and Prof. Dr. Urs von Gunten, Eawag, Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology, Dübendorf, and Ecole Polytechnique Federal de Lausanne, Lausanne, Switzerland.
Author: Vincent Farines
Author: Vincent Farines
Author: Claire Crousier
Author: Cécile Legay
Author: Manhal Abouzlam
Author: Virginie Fontanier
Author: Aude Audirac
Author: Diane Gumuchian
Author: Christiane Gottschalk
Author: Christiane Gottschalk
Author: Clemens von Sonntag