Soutenance de Lauréanne Parizot
Soutenance de thèse
Date: 2019-02-07 14:00
Titre :
Étude de la cavitation par impact et par ultrasons sur la dégradation des composés organiques
Résumé :
Ces travaux de thèse visent à répondre au besoin d’éliminer les composés organiques des effluents industriels issus du nucléaire ou non, comme l’EDTA se propageant facilement dans l’environnement une fois complexée avec un métal. Des procédés d’oxydation avancée (POA) basés sur le phénomène de cavitation ont donc été testés pour dégrader cette molécule. La sonocatalyse, qui consiste à coupler une irradiation ultrasonore et des catalyseurs, a permis d’obtenir résultats inédits. Différentes conditions opératoires ont été étudiées au LSFC (ICSM) afin d’optimiser les rendements de dégradation en présence de différents types de catalyseurs. Celui à base de métal non noble de Co3O4/TiO2 à 2 g.L-1 a étonnamment été le plus efficace. De plus, les ultrasons à 345 kHz ont été essentiels pour dégrader la quasi-totalité des 5 mM d’EDTA introduites à 40 °C et grâce à une atmosphère d’Ar/20%O2. Ces résultats ont été une inspiration pour développer le nouveau réacteur de cavitation par impact motorisé de l’Institut d’Alembert. Sa caractérisation physico-chimique approfondie a permis de mieux comprendre les phénomènes et réactions en jeu autour des bulles formées. La présence des radicaux a été prouvée pour la première fois, classant cette technique dans les POA. Le modèle du Coup de Bélier, qui décrit ce système, révèle une forte influence des paramètres expérimentaux. Le caractère multi-fréquentiel de l’onde de choc délivrée instantanément à chaque impact implique une distribution de bulles très hétérogène. Le couplage de ce procédé avec la catalyse et les ultrasons a donc été expérimenté, dans le même but d’optimiser la dégradation de l’EDTA en solution aqueuse.
Abstract :
This thesis research aims at answering the organic compound degradation issue from nuclear wastewater or other industrial wastewaters, as EDTA, a chelating molecule which is spread in the environment when it’s complexed with a metal. Several advanced oxidation processes (AOP) based on the cavitation phenomenon were tested. Sonocatalysis, which consists in coupling ultrasonic irradiation and catalysts, enabled to obtain unprecedented results of EDTA degradation. Various operating parameters were studied at LSFC (ICSM) to optimize the degradation yields as well as various kind of catalysts. The non-noble supported catalyst of Co3O4/TiO2 at 2 g. L-1 was surprisingly the most efficient. Moreover, 345 kHz ultrasound was essential to degrade almost all of the 5 mM EDTA at 40 °C and with an atmosphere of Ar/20%O2. These results were an inspiration to develop the innovating motorized shocked induced cavitation process at d’Alembert Institute. Physical and chemical characterization permits to understand the active phenomena around cavitation bubbles. Hydroxyl radical formation has been proved for the first time, classifying this technique as AOP. The Water Hammer description of this system reveals a strong influence of the experimental parameters. The multi-frequency characteristic of the instantly delivered shock wave at each impact reveals that bubbles are very heterogeneous. The coupling between shock-induced cavitation and catalyst or ultrasound was also experimented, in order to optimize organic compound degradation in aqueous media.
Diffusion en direct
Toutes les Dates
- 2019-02-07 14:00