Traitement des eaux par action combinée de la photocatalyse solaire et de l'adsorption sur charbon actif : conception et réalisation du procédé

par Grah Patrick Atheba

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Didier Robert.

Soutenue le 18-12-2009

à Metz , dans le cadre de SESAMES - Ecole Doctorale Lorraine de Chimie et Physique Moléculaires , en partenariat avec LCME - Laboratoire de chimie et méthodologie pour l'environnement - EA 4164 (laboratoire) .

Le président du jury était Thierry Zimny.

Le jury était composé de Nicolas Keller, Albert Trokourey, Jean-Victor Weber, Chantal Guillard.


  • Résumé

    Nos études ont portés sur la mise au point d'un photoréacteur simple fabriqué à partir des chutes de polymères et de valoriser les déchets de coques de noix de coco en les transformant en charbons actif, pour le traitement des eaux usées. Dans première phase de notre étude, le photoréacteur a permis d'effectuer la photodégradation du Diuron (abondant dans les herbicides utilisés en agriculture), sous irradiation artificielle (lampe à UV) et naturelle (rayons solaires). Les tests ont été effectués sur deux catalyseurs commerciaux supportés (la Quartzel de Saint Gobain-quartz et le papier cellulosique d'Alsthom). La photodégradation du Diuron suit une cinétique de pseudo-ordre un. Dans le souci de valoriser les déchets agricoles de la Côte d'Ivoire (principalement les déchets ultimes de coco), des charbons actifs ont été préparés à partir de ceux-ci par activation physique. Nous avons développé une méthode qui tient compte du facteur coût et performance du produit. Des tests de caractérisations chimiques et physiques ont été effectués. Notre charbon "optimisé" a une surface spécifique de 750 m² par gramme environ, est essentiellement microporeux et contient des fonctions acides et bases à sa surface. Les études cinétiques d'adsorption du Diuron ont montré que ce charbon optimisé a une bonne affinité avec cette molécule sonde. Nous avons dans la dernière partie de notre étude combinée les deux procédés (Photocatalyse et adsorption sur charbon actif). Des études préliminaires ont été effectuées Ces tests nous ont permis de mettre en place le protocole expérimental utilisé, qui consistait à faire de la photodégradation pendant 90 minutes environ et ensuite de faire passer la solution sur une cartouche de charbon actif préparé par nous même. Une étude comparative des trois procédés a été effectuée et nous avons observé des avantages liés au couplage TiO2/CA. Nous avons pu éliminer les derniers pourcentages de Diuron et des éventuels sous-produits de la photodégradation du Diuron. De plus techniquement nous pouvons réaliser un procédé de photocatalyse le jour et d’adsorption la nuit

  • Titre traduit

    Water treatment by combining the photocatalysis and adsorption on activated carbon : design and realization of the process


  • Résumé

    Our studies have focused on the development of a simple photoreactor hand-made from polymer wastes and recover the coconut shell waste tuning them into activated carbon for the treatment of wastewater. The first part of our study, the photoreactor allowed for the photodegradation of Diuron (abundant in herbicides used in agriculture), under artificial (UV lamp) and natural (sunlight) irradiation. The tests were conducted on two commercial supported catalysts (the Quartzel for Saint-Gobain Quartz and cellulosic support for Ahlstrom). The photodegradation of Diuron kinetics follows a pseudo-first order. The cellulosic support is suitable of our photoreactor even if the Quartzel is more efficient than the cellulosic support. The photodégradation under both two irradiation sources is the same. In order to recover the waste agricultural on Côte d'Ivoire (mainly final waste coconut shell), active carbons were prepared from them by physical activation. We have developed a method that takes into account the cost factor and product performance. Tests of physical and chemical characterizations were performed. Our coal "optimized" has a specific surface of 750 m² per gram about is essentially microporous and contains features acids and bases on its surface. Kinetic studies of adsorption of Diuron showed that the optimized coal has a good affinity with the probe molecule. We have in the last part of our study combined the two processes (photocatalysis followed by adsorption on activated carbon). Preliminary studies on the photo-reactors were carried out. These tests have allowed us to establish the experimental protocol used, which was to make the photodegradation for 90 minutes and then pass the solution through a cartridge of activated carbon prepared by ourselves. A comparative study of three methods was performed and we observed the benefits of coupling TiO2/CA. We could eliminate 10 % of Diuron, and by-products of photodegradation of Diuron remained on the solution. Also technically we can do the process by the day by Photocatalysis and by night by adsorption


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