{"id":36766,"date":"2022-04-28T08:04:51","date_gmt":"2022-04-28T08:04:51","guid":{"rendered":"https:\/\/stage.ionexchangeglobal.com\/?page_id=36766"},"modified":"2023-09-27T15:16:16","modified_gmt":"2023-09-27T09:46:16","slug":"systemes-doxydation-avances","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/ionexchangeglobal.com\/int\/fr\/systemes-doxydation-avances\/","title":{"rendered":"Syst\u00e8mes d’oxydation avanc\u00e9s"},"content":{"rendered":"\t\t
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Le processus de Fenton<\/h2>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Le r\u00e9actif de Fenton est une solution de peroxyde d’hydrog\u00e8ne et d’un catalyseur au fer utilis\u00e9 pour oxyder les contaminants ou les eaux us\u00e9es. Le r\u00e9actif de Fenton peut \u00eatre utilis\u00e9 pour d\u00e9truire des compos\u00e9s organiques tels que le trichloro\u00e9thyl\u00e8ne (TCE) et le t\u00e9trachloro\u00e9thyl\u00e8ne (PCE).
Le fer (II) est oxyd\u00e9 par le peroxyde d\u2019hydrog\u00e8ne en fer (III), formant ainsi un radical hydroxyle et un ion hydroxyde. Le fer (III) est ensuite r\u00e9duit en fer (II) par une autre mol\u00e9cule de peroxyde d’hydrog\u00e8ne, formant un radical hydroperoxyle et un proton. L\u2019effet net est une dismutation du peroxyde d\u2019hydrog\u00e8ne pour cr\u00e9er deux esp\u00e8ces radicalaires oxyg\u00e9n\u00e9es diff\u00e9rentes, avec de l\u2019eau (H+ + OH-) comme sous-produit.<\/p>

Fe2+ \u200b\u200b+ H2O2 \u2192 Fe3+ + HO\u2022 + OH-<\/p>

Fe3+ + H2O2 \u2192 Fe2+ + HOO\u2022 + H+<\/p>

Les radicaux libres g\u00e9n\u00e9r\u00e9s par ce processus s\u2019engagent alors dans des r\u00e9actions secondaires. Par exemple, l\u2019hydroxyle est un oxydant puissant et non s\u00e9lectif. L’oxydation d’un compos\u00e9 organique par le r\u00e9actif de Fenton est rapide et exothermique et entra\u00eene l’oxydation des contaminants en dioxyde de carbone et en eau principalement.<\/p>\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Oxydation avec l'ozone<\/h2>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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L’ozone est un agent hautement oxydant et peut r\u00e9agir avec un substrat organique, par une r\u00e9action lente et s\u00e9lective en dessous ou par une r\u00e9action radicalaire rapide et non s\u00e9lective produisant du HO\u2022. Il a \u00e9t\u00e9 d\u00e9montr\u00e9 que la d\u00e9composition de l’ozone en solution aqueuse forme HO\u2022, surtout lorsqu’elle est initi\u00e9e par OH-.<\/p>

La voie peut \u00eatre initi\u00e9e de diff\u00e9rentes mani\u00e8res, par HO2- , HCOO-, Fe2+, des substances humiques ou principalement par HO-. C’est pourquoi, en principe, l’ozonation est sensiblement plus efficace en milieu alcalin, pr\u00e9sentant un optimum autour du pH 9. Avec le complexe d’ozonation, les mati\u00e8res organiques sont transform\u00e9es en ald\u00e9hydes, c\u00e9tones ou acides carboxyliques, tous des compos\u00e9s facilement biod\u00e9gradables. L’ozonation est \u00e9galement polyvalente pour \u00eatre combin\u00e9e avec d’autres AOP conventionnelles ou conventionnelles.<\/p>

Cependant, du point de vue op\u00e9rationnel, le transfert de masse d’ozone gazeux-liquide pr\u00e9sente des limites. Par cons\u00e9quent, le proc\u00e9d\u00e9 n\u00e9cessite une conception efficace du r\u00e9acteur afin de maximiser le coefficient de transfert de masse de l’ozone ; augmentant la zone interfaciale de contact. De plus, augmenter le temps de r\u00e9tention dans le r\u00e9acteur au moyen de grandes colonnes de bulles, ou augmenter la solubilit\u00e9 de l’ozone en augmentant la pression jusqu’\u00e0 plusieurs atmosph\u00e8res, peut \u00eatre efficace.<\/p>

L’ajout de H2O2 au syst\u00e8me d’ozonation am\u00e9liore la capacit\u00e9 d’oxydation du processus gr\u00e2ce \u00e0 des r\u00e9actions secondaires. Le peroxyde d’hydrog\u00e8ne initie la d\u00e9composition de l’O3 par transfert d’\u00e9lectrons.<\/p>

O3 + H2O2 \u2192 HO\u2022 + O2 + HO2\u2022.<\/p>

Le proc\u00e9d\u00e9 est co\u00fbteux mais rapide, et permet de traiter des polluants organiques \u00e0 de tr\u00e8s faibles concentrations (ppb), \u00e0 pH compris entre 7 et 8 ; le rapport molaire optimal 03\/H2O2 est de 2:1. L’un des principaux domaines d’application de ce traitement est la d\u00e9gradation des pesticides. Il est \u00e9galement efficace pour le post-traitement de l\u2019eau pr\u00e9alablement trait\u00e9e au chlore car il peut d\u00e9composer les trihalom\u00e9thanes ou compos\u00e9s apparent\u00e9s.<\/p>\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Processus d'oxydation photochimique<\/h2>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Lorsque l\u2019ozone est combin\u00e9 au rayonnement UV, plusieurs processus se produisent. L’irradiation de l’ozone dans l’eau conduit \u00e0 la formation quantitative de H202 : La photolyse de H2O2 par rayonnement UV produit deux radicaux hydroxyles pour chaque mol\u00e9cule de peroxyde d’hydrog\u00e8ne ; le r\u00e9actif r\u00e9agit \u00e9galement avec 03 :
Tout comme le H2O2, l’ozone r\u00e9agit avec les radicaux hydroxyles pour former des radicaux superoxydes\u00a0:
\u00c9tant donn\u00e9 que l’ozone a un coefficient d’absorption plus \u00e9lev\u00e9 que le H2O2, cet AOP combin\u00e9 peut \u00eatre utilis\u00e9 pour traiter l’eau avec un fond d’absorption UV \u00e9lev\u00e9. L’efficacit\u00e9 est sup\u00e9rieure \u00e0 celle de l’Oz ou des UV directs, car la lumi\u00e8re UV-B (280-315 nm) peut \u00eatre utilis\u00e9e, \u00e9vitant ainsi l’utilisation d’un r\u00e9acteur \u00e0 quartz.
Lorsqu’une irradiation UV-C est utilis\u00e9e, la photolyse de l’O3 g\u00e9n\u00e8re du HO\u2022 suppl\u00e9mentaire. et d’autres oxydants, avec pour cons\u00e9quence une augmentation de l’efficacit\u00e9.<\/p>\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Proc\u00e9d\u00e9s d'oxydation avanc\u00e9s (AOP)<\/h2>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Les AOP au sens large font r\u00e9f\u00e9rence \u00e0 un ensemble de proc\u00e9dures de traitement chimique con\u00e7ues pour \u00e9liminer les mati\u00e8res organiques (et parfois inorganiques) pr\u00e9sentes dans l’eau et les eaux us\u00e9es par oxydation via des r\u00e9actions avec des radicaux hydroxyles (OH). Dans de tels processus chimiques qui utilisent de l’ozone (O3), du peroxyde d’hydrog\u00e8ne (H2O2) et\/ou de la lumi\u00e8re UV. Un de ces types de processus est appel\u00e9 oxydation chimique in situ.<\/p>

Les AOP reposent sur la production in situ de radicaux hydroxyles (OH) hautement r\u00e9actifs. Ces esp\u00e8ces r\u00e9actives sont les oxydants les plus puissants pouvant \u00eatre appliqu\u00e9s dans l\u2019eau et peuvent pratiquement oxyder n\u2019importe quel compos\u00e9 pr\u00e9sent dans la matrice aqueuse. Par cons\u00e9quent, OH r\u00e9agit de mani\u00e8re non s\u00e9lective une fois form\u00e9 et les contaminants seront rapidement et efficacement fragment\u00e9s et convertis en petites mol\u00e9cules inorganiques. Les radicaux hydroxyles sont produits \u00e0 l’aide d’un ou plusieurs oxydants primaires (par exemple l’ozone, le peroxyde d’hydrog\u00e8ne, l’oxyg\u00e8ne) et\/ou de sources d’\u00e9nergie (par exemple la lumi\u00e8re ultraviolette) ou de catalyseurs (par exemple le dioxyde de titane).<\/p>

La proc\u00e9dure AOP est particuli\u00e8rement utile pour traiter des mati\u00e8res biologiquement toxiques ou non d\u00e9gradables telles que des aromatiques, des pesticides, des constituants p\u00e9troliers, etc. pr\u00e9sents dans les eaux us\u00e9es. De plus, les AOP peuvent \u00eatre utilis\u00e9s pour traiter les effluents des eaux us\u00e9es trait\u00e9es secondairement, appel\u00e9s alors traitement tertiaire. Les mati\u00e8res polluantes sont transform\u00e9es dans une large mesure en compos\u00e9s inorganiques stables tels que l’eau, le dioxyde de carbone et les sels, c’est-\u00e0-dire qu’elles subissent une min\u00e9ralisation.<\/p>

De mani\u00e8re g\u00e9n\u00e9rale, la chimie des AOP pourrait \u00eatre essentiellement divis\u00e9e en trois parties\u00a0:<\/p>

Formation de OH
Attaques initiales des mol\u00e9cules cibles par OH et leur d\u00e9gradation en fragments.
Attaques ult\u00e9rieures par OH jusqu’\u00e0 la min\u00e9ralisation ultime.<\/p>

L’ozonation, les UV\/H2O2 et l’oxydation photocatalytique reposent sur diff\u00e9rents m\u00e9canismes de g\u00e9n\u00e9ration d’OH\u00a0:<\/p>

UV\/H202\u00a0:
H202 + UV \u2192 2-OH
AOP \u00e0 base d’ozone\u00a0:
O3 + HO – HO2 + O2
O3 + HO2 \u2192 HO2\u00a0: + 03
03\u00a0: + H+ – HO3.
H03. \u2192 OH + O2
Oxydation photocatalytique avec TiO2 :
TiO2 + UV + e +h+
Ti(IV) + H2O = Ti(IV)-H20
Ti(IV)-H20 +h+ = Ti(IV)–OH + H+<\/p>\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t

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Avantages<\/h2>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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  • Il pourrait \u00e9liminer efficacement les compos\u00e9s organiques en phase aqueuse, plut\u00f4t que de collecter ou de transf\u00e9rer les polluants dans une autre phase.<\/li>
  • En raison de la remarquable r\u00e9activit\u00e9 de OH, il r\u00e9agit pratiquement avec presque tous les polluants aqueux sans grande discrimination. Les AOP pourraient donc \u00eatre applicables dans de nombreux sc\u00e9narios,<\/li>
  • sinon tous, dans lesquels de nombreux contaminants organiques devraient \u00eatre \u00e9limin\u00e9s en m\u00eame temps.<\/li>
  • Certains m\u00e9taux lourds pourraient \u00e9galement \u00eatre \u00e9limin\u00e9s sous forme de M(OH)x pr\u00e9cipit\u00e9.<\/li>
  • Dans certaines conceptions d\u2019AOP, la d\u00e9sinfection pourrait \u00e9galement \u00eatre r\u00e9alis\u00e9e, conduisant les AOP \u00e0 une solution int\u00e9gr\u00e9e \u00e0 certains probl\u00e8mes de qualit\u00e9 de l\u2019eau.<\/li>
  • Puisque le produit complet de r\u00e9duction de OH est H20, les AOP n\u2019introduisent th\u00e9oriquement aucune nouvelle substance dangereuse dans l\u2019eau.<\/li><\/ul>\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t
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    D\u00e9savantages<\/h2>\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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    • Plus important encore, les co\u00fbts des AOP sont trop \u00e9lev\u00e9s, car un apport continu de r\u00e9actifs chimiques co\u00fbteux est n\u00e9cessaire pour maintenir le fonctionnement de la plupart des syst\u00e8mes AOP.<\/li>
    • Certaines techniques n\u00e9cessitent un pr\u00e9traitement des eaux us\u00e9es pour garantir des performances fiables, ce qui pourrait s’av\u00e9rer co\u00fbteux et techniquement exigeant. Par exemple, la pr\u00e9sence d’ions bicarbonate (HCO3-) peut r\u00e9duire sensiblement la concentration de \u2022OH en raison de processus de r\u00e9cup\u00e9ration qui produisent du H20 et une esp\u00e8ce beaucoup moins r\u00e9active, .CO3-. En cons\u00e9quence, le bicarbonate doit \u00eatre \u00e9limin\u00e9 du syst\u00e8me, sinon les AOP seraient compromis.<\/li>
    • Compte tenu des co\u00fbts potentiels, les AOP ne peuvent pas traiter individuellement une grande quantit\u00e9 d\u2019eaux us\u00e9es ; les AOP devraient plut\u00f4t \u00eatre d\u00e9ploy\u00e9s dans la phase finale, une fois que les traitements primaire et secondaire ont r\u00e9ussi \u00e0 \u00e9liminer une grande proportion de contaminants.<\/li><\/ul>\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t<\/section>\n\t\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

      Le processus de Fenton Le r\u00e9actif de Fenton est une solution de peroxyde d’hydrog\u00e8ne et d’un catalyseur au fer utilis\u00e9 pour oxyder les contaminants ou les eaux us\u00e9es. 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