Traitements des eaux usées industrielles Contexte (processes Méthode AOP (advanced oxidation» Production de radicaux, UV, ozone. Plasma Procédés relativement récent. N'est pas utilisé tel quel mais différents phénomènes dus à sa production permettent des réactions qui amène à un traitement. Decrey Loïc EPFL, 2008 1 2 Définition Plasma (définition générale) : Il s'agit d'une masse de gaz de très forte densité, dont la température atteint des millions de degrés, et totalement ionisée, c'est-à-dire composée exclusivement d'ions et d'électrons qui intéragissent constamment entre eux sans jamais pouvoir former un atome ou une molécule stable. Types de plasma 1. Plasma chaud: [Etoiles, plasma de fusion,...] T ions et électrons > 10 7 K milieu complètement ionisé (équilibre thermodynamique). 2. Plasma thermique: [Arcs électriques, torches ind.,...] T ions, électrons et particules neutres ~ 10 4 K milieu ionisé localement (équilibre thermique). 3. Plasma froid (non-thermal plasma): [Décharges électriques] T électrons ~ 10 4 K T particules neutres et ions ~ 300 10 3 K 3 milieu faiblement ionisé (taux ionisation ~ 10-6 10-2 par espèce neutre). 4 1
Production (plasma (froid Application d'un champ électrique haut voltage (dizaine de (kv Production (plasma (froid Décharge Corona: Configuration des électrodes: Décharge Corona Décharge avec barrière (diélectrique(dbd Décharge micro-onde, décharge de Glow. Empêcher la formation d'arc électrique!!! 5 6 Production (plasma (froid Production (plasma (froid Décharge Corona: Décharge Corona: 7 8 2
Réactions induites Electrons à hautes énergies: Dans un gaz (air, oxygène) Formation de O 3 ( 1 ) Essais laboratoire Types de décharge: corona Milieu: eau Dans l'eau Formation de radicaux OH, H et molécules H 2 :UV Rayonnement Photolyse directe. Photocatalyse (avec Ti (exemple par Effet combiné avec l'ozone ou le péroxyde d'hydrogène (H 2 ( 9 10 ( 1 ) Essais laboratoire Milieu: eau Réactions chimiques induites: Types de décharge: DBD Milieu: gaz Réactions avec la solution 11 12 3
Réactions induites: Réactions induites: 1) Production d'ozone: * 2) Photocatalyse avec Ti et possibilité d'ajouter H 2 : * Photocatalyse Photolyse Ajout de H 2 13 14 ( 3 ) Essais laboratoire Types de décharge: DBD Milieu: gaz - eau Domaines d'utilisation Epurations des gaz (métallifères Traitement des surfaces (industries 15 16 4
Avantages/limites Production d'espèces réactives in-situ. Combinaison de plusieurs effets oxydatifs (UV, radicaux, ozone). Stade expérimental. Haut-voltage (forte demande en énergie). Références Lukes P., WATER TREATMENT BY PULSED STREAMER CORONA DISCHARGE, 2001, Prague. MOK Y.S.,Dielectric Barrier Discharge Plasma-Induced Photocatalysis and Ozonation for the Treatment of Wastewater, 2008, South Korea. M. M. Kuraica, APPLICATION OF COAXIAL DIELECTRIC BARRIER DISCHARGE FOR POTABLE AND WASTE WATER TREATMENT, 2004, Serbia and Montenegro. Sun Y., Application of Low Pressure Plasma Technology in the Field of Environmental Protection, 2000, China. 17 18 5