Dépôt numérique
RECHERCHER

Développement d’un procédé d’oxydation électro-catalytique pour la dégradation de l’éthylène glycol.

Jardak, Karama (2015). Développement d’un procédé d’oxydation électro-catalytique pour la dégradation de l’éthylène glycol. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 123 p.

[img]
Prévisualisation
PDF
Télécharger (1MB) | Prévisualisation

Résumé

La transcription des symboles et des caractères spéciaux utilisés dans la version originale de ce résumé n’a pas été possible en raison de limitations techniques. La version correcte de ce résumé peut être lue en PDF.

Faisant partie de nombreuses applications industrielles, l’éthylène glycol (EG) est utilisé comme additif dans les industries pharmaceutiques et plastiques, comme agent de dégivrage dans les aéroports et en tant que fluide caloporteur dans les systèmes de refroidissements industriels. Les eaux usées générées par ce type d’industries sont fortement chargées en EG. Elles présentent des valeurs élevées de demande chimique en oxygène et de carbone organique total. Le rejet direct de ces effluents dans le milieu récepteur sans traitement préalable est en mesure de provoquer des perturbations importantes sur la faune et la flore aquatique. Dans le but de remédier à ce problème, des normes canadiennes assez strictes ont été élaborées. Selon le conseil de la Communauté Métropolitaine de Montréal (CMM), la demande chimique en oxygène (DCO) de l’EG ne doit pas dépasser les 800 mg O2/L avant tout rejet dans les réseaux sanitaires. En vue de répondre à ces exigences, les procédés électrochimiques deviennent de plus en plus intéressants puisque contrairement aux procédés conventionnels (biologiques et chimiques), ces derniers sont capables de dégrader et minéraliser des concentrations élevées d’ EG. L’objectif principal de cette étude est de développer un procédé d’oxydation électrocatalytique (OEC) capable de traiter des effluents industriels fortement chargés en EG (concentrations initiales en DCO allant jusqu’à 16 000 mg O2/L). L’efficacité de ce procédé est reliée à la coexistence de l’oxydation directe et l’oxydation indirecte. L’oxydation directe est basée sur la génération des radicaux hydroxyles OH° suite à l’oxydation des molécules d’eau. L’oxydation indirecte, d’une autre part, est réalisée par l’intermédiaire d’oxydants puissants (tels que S2O82- , HOCl et HOBr) générés in situ à partir de l’effluent à traiter. La première partie de cette étude a été réalisée dans une cellule électrochimique de configuration parallélépipédique et constituée de deux électrodes. Le bore dopé au diamant (BDD) a été utilisé en tant qu’anode et le feutre de carbone (FC) en tant que cathode. Dans un premier temps, l’évaluation de la performance du procédé d’OEC a été effectuée en étudiant l’effet des différents paramètres opératoires (intensité de courant, temps de traitement, type d’anode, type d’électrolyte et concentration du polluant) sur l’efficacité de dégradation de l’EG (50 % inhibé). La première partie de cette étude (basée sur une méthode itérative) a permis d’enregistrer 89 ± 0.2 % d’abattement de la DCO en imposant une intensité de courant de 5 A pendant un temps de traitement de 120 min en présence de 7 g/L de Na2SO4 et avec une concentration initiale d’EG de 2 500 mg/L (DCO initiale de 3 600 mg O2/L) . Dans ces conditions 80 % des oxydants (H2O2 et S2O82-) sont consommés pour l’oxydation de l’EG. Afin d’optimiser les conditions opératoires, la méthodologie de surface de réponse a été adoptée. Cette méthode est basée sur un plan factoriel suivi d’un plan central composite. Elle permet, d’une part, d’étudier l’effet et les interactions entre les facteurs (concentration initiale d’EG, temps de traitement, intensité de courant et type d’électrolyte) et, d’autre part, d’optimiser le procédé électrochimique. Deux réponses expérimentales ont été suivies : la DCO et le COT. Dans les deux cas, les résultats optimaux retenus sont quasiment similaires. L’application d’une intensité de courant de 5.3 A pendant 110 min en présence de 7 g/L de Na2SO4 et 2 500 mg/L d’EG permettent d’éliminer 91 ± 2.2 % de la DCO et 80 ± 4 % du COT. L’application de ces conditions optimales (à l’exception du temps de traitement qui est de 220 minutes) en utilisant une cellule cylindrique permet d’éliminer 80 ± 2.2 % de la DCO et 76 % du COT. Dans ces conditions, le coût de traitement électro-oxydatif d’une solution d’EG 50 % inhibée (DCO initiale de 3 600 mg O2/L) est estimé à environ 8.16 $CAN/m3. En s’inspirant des conditions optimales obtenues avec la solution d’EG 50 % inhibée, le procédé d’OEC a été appliqué sur un effluent fortement chargé en EG (solution d’EG non inhibé) présentant une DCO initiale d’environ 17 000 mg O2/L. Une intensité de courant de 25 A pendant 7 heures de traitement et en présence de 7 g/L de Na2SO4 a été appliquée. Un abattement de 96 ± 0.3 % a été obtenu. Dans ces conditions, le coût du traitement est estimé à 45.8 $Can/m3 alors que le coût d’acceptation d’un tel effluent dans des sites de stockage spécialisés s’élève à 300 $Can/m3.

Type de document: Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Brar, Satinder Kaur
Co-directeurs de mémoire/thèse: El Khakani, My Ali
Informations complémentaires: Résumé avec symboles
Mots-clés libres: procédé d’oxydation électro-catalytique; eaux usées; éthylène glycol; traitements biologiques; traitements chimiques
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 27 nov. 2017 21:08
Dernière modification: 27 nov. 2017 21:08
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/6515

Actions (Identification requise)

Modifier la notice Modifier la notice