Etude expérimentale des décharges électriques impulsionnelles nanoseconde à pression atmosphérique. Application au traitement des effluents gazeux et à la décontamination de surface

par Julien Jarrige

Thèse de doctorat en Physique. Énergétique

Sous la direction de Pierre Vervisch.

Soutenue en 2008

à Rouen .


  • Résumé

    Ce travail porte sur l’étude des décharges électriques filamentaires et leurs applications environnementales. La première partie est consacrée à l’étude d’une décharge couronne alimentée par des impulsions de tensions positives ultra-courtes (générateur de Marx). L’analyse des caractéristiques électriques de la décharge a permis d’identifier les différentes phases : initiation, propagation et phase résistive. L’influence des paramètres de l’impulsion (amplitude, front de montée, largeur) sur les caractéristiques énergétiques des streamers a été étudiée. L’efficacité de production d’espèces actives dans l’air est en particulier améliorée en limitant la quantité d’énergie dissipée après la jonction à la cathode. L’élimination de trois composés organiques volatiles (propane, isopropanol et propène) a mis en évidence la complexité de la cinétique de dégradation et la formation de sous-produits indésirables (ozone, aldéhydes, cétones). Le couplage de la décharge à un catalyseur à base de MnO2 a permis d’améliorer les performances du procédé et d’éliminer en partie ces composés. La deuxième partie est consacrée au développement d’une décharge à barrière diélectrique coplanaire utilisée pour la décontamination chimique et biologique de surface. La dégradation d’un simulant de l’agent neurotoxique VX a montré que les espèces réactives de l’oxygène et le taux de contamination initial influent sur le rendement. Le procédé s’est révélé très efficace pour des opérations de stérilisation sur la bactérie Escherichia coli. Les principaux processus d’inactivation sont mis en évidence : érosion chimique par les espèces oxydantes, rupture de la membrane sous l’effet des espèces chargées


  • Résumé

    This work deals with the study of filamentary electrical discharges and their applications for environmental purposes. The first part concerns the study of a corona discharge driven by ultra-short positive high voltage pulses (Marx generator). Electrical signals are analyzed in order to identify the typical steps of the discharge : initiation, propagation and conduction. The influence of pulse parameters (amplitude, width, rise time) on streamers characteristics is studied. The production efficiency of active species in air is especially improved when reducing the amount of energy dissipated after cathode junction. The removal of three volatile organic compounds (propane, isopropyl alcohol and propene) shows that the kinetic mechanism is complex and that several undesirable byproducts can be formed. When coupling the discharge with a MnO2-based catalyst, the process efficiency is improved and the byproducts are partly removed. In a second part, a coplanar dielectric barrier discharge is developed for chemical and biological decontamination of surfaces. The decomposition of a simulant of neurotoxic agent VX shows that reactive oxygen species and initial contamination rate have an effect on the decontamination efficiency. The process is very effective for the sterilization of bacteria Escherichia coli. The main inactivation processes are highlighted : chemical erosion by oxidizing species, membrane rupture due to charged species.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (171 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 146 réf.

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  • Bibliothèque : Université de Rouen. Service commun de la documentation. Section sciences site Madrillet.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 08/ROUE/S010(a)
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