Oxydation chimique in situ de polluants organiques : application aux nitro-aromatiques et aux organochlorés

In situ chemical oxidation of organic pollutants : application on nitroaromatics and organochlorines

• Auteur / Autrice : Roger Matta
• Direction : Serge Chiron
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'environnement
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 1
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Provence. Section sciences

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oxydation

Composés aromatiques nitrés

Chlore -- Composés organiques

Sols -- Pollution

Polluants organiques

Résumé

Ce mémoire est consacré à l’étude de l’oxydation chimique des polluants organiques dans le cadre général de la dépollution des sols. L’oxydation chimique de trois polluants organiques appartenant à deux familles différentes (organochlorés et nitroaromatiques) par : le peroxyde d’hydrogène (réaction de Fenton et de Fenton modifiée), le persulfate (activé ou non activé) et le permanganate a été étudiée. L’oxydation du PCP, du TCE et du TNT par le peroxyde d’hydrogène et les phases minérales contenant le fer (Fenton hétérogène) s’est avérée applicable à pH 7. L’activité des oxydes de fer (notamment la magnétite) est préservée lorsque cet oxyde est contenu dans des structures à base de silicates ou d’argile, indiquant que la présence du fer endogène du sol pourrait être exploitée pour le traitement ISCO de ces polluants. Les rendements d’oxydation à un pH proche de la neutralité augmentent en présence des agents chélatants du fer comme l’EDTA et la CMCD. Le persulfate s’est montré capable d’oxyder le PCP et le TCE sans aucune activation chimique alors qu’il n’a montré aucun effet sur la transformation du TNT. Les espèces minérales du fer (goethite et magnétite) n’ont montré aucune réactivité vis-à-vis du persulfate. Toutefois, l’ajout de l’EDTA contribue à la mise en solution du fer et à une réaction d’oxydation du polluant en solution. Le permanganate s’est avéré capable d’oxyder le PCP avec une cinétique supérieure à celle du TCE. Cependant l’efficacité de l’oxydation du TNT est beaucoup plus faible. Une voie de dégradation du PCP a été proposée pour la première fois. Les résultats obtenus en colonne ont confirmé ceux obtenues en batch et ont montré la faisabilité de l’oxydation chimique dans des conditions proches à celles rencontrées sur le terrain. Pour des recherches ultérieures concernant l’application de l’ISCO, le permanganate s’impose comme oxydant pour les organochlorés alors que le Fenton hétérogène pour les nitroaromatiques.

This memory deals with the chemical oxidation of organic pollutants within the general framework of soil remediation. The chemical oxidation of three organic pollutants belonging to two different families (organochlorines and nitroaromatics) by: hydrogen peroxide (Fenton’s reaction and modified Fenton), persulfate (activated or not) and permanganate were studied. The oxidation of PCP, TCE and TNT by hydrogen peroxide and iron containing minerals (heterogeneous Fenton) proved to be applicable tat pH 7 and the activity of iron oxides (in particular magnetite) is preserved when incorporated into mineral assemblages with silicates or clay. These results indicate that the presence of the soil endogenous iron could be exploited for ISCO treatment process. The yields of oxidation with a pH close to neutrality increase in the presence of iron chelating agents like EDTA and CMCD. Persulfate was able to oxidize the PCP and the TCE without any chemical activation whereas it did not show any effect on the transformation of TNT. The iron minerals (goethite and magnetite) did not show any reactivity with respect to persulfate. However, the effectiveness of oxidation was increased by the activation of persulfate with EDTA iron chelates. Permanganate was able to oxidize PCP with a higher rate than that of TCE. However the effectiveness of the oxidation of TNT is much lower. A degradation pathway of PCP was proposed for the first time. The results obtained in column confirmed those obtained in batch and showed the feasibility of chemical oxidation under conditions similar to those found at field. For further research concerning the application of ISCO, pemanganate is the oxidant of choice for the organochlorine compounds and heterogeneous Fenton for the nitroaromatics.