Transport dans les sols de cokerie de HAP issus de particules de goudron de houille

par Karim Benhabib

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Michel Sardin.

Soutenue en 2005

à Vandoeuvre-les-Nancy, INPL .


  • Résumé

    Les procédés de cokéfaction ont entraîné l'incorporation dans les sols de goudrons de houille, phases non aqueuses liquides ou solides, contenant des HAP. L'objectif de ce travail était de comprendre la dynamique du terme source de HAP représenté par des particules de goudron et le mode de transport des HAP dans les sols contaminés depuis des dizaines d'années. Pour cela, des échantillons de sol et de goudron ont été collectés sur une friche industrielle et caractérisés par les techniques analytiques de la géochimie organique (GC-MS, micro spectroscopie IR). Le transfert des HAP en solution aqueuse à partir du goudron de houille a été étudié en colonne de laboratoire fonctionnant en boucle fermée; les résultats ont été interprétés par un modèle d'équilibre de partage entre phases et de cinétique de transfert. Le transport des HAP dans le sol contaminé a été étudié en colonne de laboratoire, les collectes ont été fractionnées (ultrafiltration et ultracentrifugation). On a montré que les HAP étaient transportés avec d'autres composés organiques à des concentrations souvent supérieures à leur solubilité dans l'eau: une part importante des HAP incluant les composés lourds est transportée par voie colloïdale. De plus, la comparaison des analyses organiques des phases solides et des collectes a mis en évidence des anàlogies de signature des HAP. Enfin, on a cherché à évaluer l'intérêt du traçage réactif pour la mesure de paramètres globaux (fraction de carbone organique foc et aire de l'interface eau/matière organique). Contrairement au phénol, le toluène a donné de bons résultats pour la mesure de foc, tandis que l' octylbenzènesulfonate de sodium n'a pas permis de mesurer l'aire interfaciale. En conclusion, ce travail a permis d'apporter des réponses précises sur la dynamique du terme source de HAP et le transport des HAP dans le sol par voie dissoute et colloïdale, base d'un modèle conceptuel et point de départ pour le passage à l'échelle pilote et de terrain.

  • Titre traduit

    Transport in the soil of coking plant of HAP resulting from coal tar particles


  • Résumé

    Coke production processes caused the incorporation of coal tars (NAPL or particle) into soils, these coal tars contain high amount of PAH. The aim of the present work was the investigation of the dynamics of the source term, nainely coal tar particles, as weIl as the transport of PAH through aged contaminated soils. Ln this goal, soil and coal tar samples were collected from brown field of an ancient coking plant. They were characterised by the analytical techniques of organic geochemistry (GC-MS, IR microspectroscopy). PAH transfer from coal tar particles into water was investigated by mean of closed loop laboratory column experiments. Results were interpreted by an equilibrium partitioning model and a mass transfer model. These models enabled us to compute a partitioning constant as weIl as effective diffusivities at various particle sizes and temperatures. PAH release and transport through contaminated soil was studied by laboratory column experiments, followed by phase separation of the collected fractions (ultrafiltration and ultracentrifugation). This method enabled us to show that PAH concentrations in the aqueous phase were most often higher than their aqueous solubility, and that the transport of a major fraction was facilitated by colloids and/or high molecular weight macromolecules. The com- parison between the data obtained by organic analysis showed analogy between the PAH spectra in the different phases. FinaIly, the potentiality of reactive tracers to measure global parameters (organic carbon fraction foc and sorbant organic phase/water interface are a) was tested. Conversely to phenol, toluene tracing enabled us to measure foc whereas sodium octylbenzenesulfonate did not allow the measurement of the interface area. As a conclusion, this research brought new results on the source term dynamics and PAH transport through contaminated soil from a former coking plant in aqueous and colloidal phases, that are the basis of a conceptual model and a first point to upscaling at the pilot and field scales.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (248 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 173-189

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  • Bibliothèque : Université de Lorraine. Direction de la documentation et de l'édition. BU Ingénieurs.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2005 BENHABIB K.
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