Etude d'un procédé de dépollution basé sur le couplage ozone/charbon actif pour l'élimination des phtalates en phase aqueuse

Study of ozone/activated carbon process for the removal of phthalates in aqueous phase

• Auteur / Autrice : Tatianne Ferreira de Oliveira Penalver
• Direction : Henri Fauduet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie. Chimie appliquée et génie des procédés Industriels
• Date : Soutenance le 15/12/2011
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et technologies (Orléans ; 2009-2012)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie organique et analytique (Orléans ; 1995-2011)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Martin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Henri Fauduet, Olivier Martin, Xavier Py, Mario Moscosa Santillan, Xavier Bourrain, Benoît Cagnon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Xavier Py, Mario Moscosa Santillan

Mots clés

Mots clés contrôlés

Charbon actif

Ozone

Micropolluants

Phtalates

Déchets -- Élimination

Mots clés libres

Rejets aqueux industriels

Discharge of industrial effluents

Résumé

Le respect des normes de rejets aqueux industriels imposées par la directive cadre sur l’eau (échéances en 2021) concernant les micropolluants, et notamment les phtalates, nécessite la mise au point de procédés de traitement innovants. L’étude du procédé basé sur le couplage ozone/charbon actif a ainsi été effectuée. Après la détermination des propriétés chimiques et texturales des charbons actifs testés, l’efficacité de ce couplage pour l’élimination des phtalates a été éprouvée selon plusieurs critères : cinétique d’élimination des polluants cibles, évolution de la minéralisation et de la toxicité au cours du traitement. La comparaison des résultats obtenus avec ceux de méthodes classiques (ozonation et adsorption seules) a mis en évidence le fort potentiel du couplage ozone/charbon actif, qui permet d’obtenir une élimination rapide des polluants ainsi qu’une minéralisation et une détoxification avancées dans toutes les conditions expérimentales testées. Ce couplage c’est aussi révélé efficace lors du traitement de matrices plus complexes, telle qu’une eau de sortie de station d’épuration. En outre, cette étude a permis de déterminer les propriétés chimiques et texturales du charbon actif favorisant ce procédé. Il a aussi été montré que ce matériau joue un rôle d’initiateur et de promoteur de radicaux libres (les réactions sont très majoritairement de nature radicalaire) ainsi que de support réactionnel. Enfin, cette étude a montré qu’une régénération in situ du matériau, économiquement très intéressante, pourrait être obtenue au cours du traitement.

In order to comply with the standards governing the discharge of industrial effluents (Water Framework Directive, target date 2021) concerning micropollutants, in particular phthalates, innovative wastewater treatment processes have to be used. The present research addresses this issue through a study of ozone/activated carbon coupling. After determining the textural and chemical properties of several activated carbons, the efficiency of this coupling for the removal of phthalates was tested according to the following criteria: degradation kinetics of the target pollutants and evolution of both toxicity and mineralization during the process. Compared to the classical methods (ozonation or adsorption used separately), coupling proved to be highly efficient. It enables the fast removal of pollutants with a significant decrease in mineralization and toxicity. Coupling also proved to be efficient for the treatment of more complex matrices such as municipal wastewater treatment outflow. Moreover, the activated carbon properties which favour the process have also been determined. It is shown that, in this coupling, the material acts as a radical initiator and promoter (the reactions are mainly radical in nature) and as a reaction support. Lastly, the study also shows that in situ regeneration of the activated carbon, which would be economically attractive, could be achieved during the process.