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Thèse soutenue

Contribution au génie de la dégradation photocatalytique de polluants organiques de l'eau sur TiO₂ en lit fixe

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Auteur / Autrice : Sidi Mohamed Ould-Mame
Direction : Orfan Zahraa
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des procédés
Date : Soutenance en 1998
Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Résumé

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Le but de ce travail est de contribuer au génie photocatalytique par l'étude de dépôts de TiO₂ à mettre en oeuvre dans un réacteur à lit fixe pour le traitement des eaux usées. Une technique de dépôt directe du TiO₂ a été adoptée. Deux échantillons de TiO₂ (P25 et Hombikat) ont été testés en utilisant l'acide salicylique (AS) comme polluant modèle. Les dépôts catalytiques ont été analysés par profilométrie et microscopie optique. Ces analyses montrent que les dépôts ont un aspect globalement homogène et une surface accidentée dominée par la présence de microfissures, particulièrement dans le cas de Hombikat. Les propriétés optiques des dépôts ont été étudiées à l'aide d'une sphère intégratrice. L’absorption et la transmission suivent une loi apparente de Beer-Lambert et un modèle satisfaisant a été développé. L’adsorption de AS a été étudiée sur P25 supporte calcine ou non et en suspension et sur Hombikat supporté. Cette étude montre que l'accessibilité des dépôts n'est pas limitée par l'épaisseur des dépôts, et que l'équilibre d'adsorption suit le modèle de Langmuir. La cinétique de dégradation photocatalytique de AS a été étudiée sur P25 et Hombikat et montre un accord assez satisfaisant avec le modèle de Langmuir-Hinshelwood. La corrélation entre l'adsorption et la cinétique de dégradation a suggéré l'existence de plusieurs types de sites d'adsorption de P25 mais un seul type de site pour Hombikat. Nous avons mis en évidence l'influence de divers facteurs sur la vitesse de la réaction de dégradation photocatalytique, que nous avons rassemblés dans une formulation générale. La densité superficielle du dépôt et l'intensité du flux lumineux ont beaucoup d'influence sur la cinétique, et ont été particulièrement étudiées. Il est montré que le transfert interne a peu d'influence sur la vitesse de dégradation sur P25 et qu'en particulier il ne prend pas d'importance dans le domaine de grande densité superficielle du dépôt, ce que l'on observe également pour Hombikat.