La production des colorants et leur utilisation génère des effluents persistants, bioréfractaires non biodégradable, fortement colorés, toxiques, carcinogènes et mutagènes. Les techniques traditionnelles du traitement de ces effluents qu’elle soit physico-chimiques ou biologiques sont inefficaces en raison de la grande part des noyaux aromatiques présents dans les molécules des colorants et la stabilité des colorants modernes, elles demeurent non-destructives et transfèrent la pollution aquatique à une autre phase provoquant une pollution secondaire. C’est dans ce contexte que les procédés d'oxydation avancée (POA) ont émergés, ils peuvent traiter les colorants en solution aqueuse car ils génèrent des espèces très réactives et non sélectives comme les radicaux hydroxyles (•OH). Dans ce travail, un colorant azoïque (Orange G), un colorant anthraquinonique (Rouge d’alizarine S) et leur mélange ont été traités par différents POA, le plasma Glidarc, photocatalyse homogène (procédé Fenton et photo-Fenton) et hétérogène (TiO2 et ZnO). Les résultats obtenus montrent qu’un procédé de type POA adapté à la dégradation de tout types de colorants est impossible à concevoir car les structures chimiques différent d’un colorant à l’autre. Cette étude ouvre la voie vers des traitements en systèmes combiné de type POA- Traitements physico-chimiques ou POA-Traitements biologiques qui pourraient être plus efficaces et plus économiques. / Dyes used and production generate a persistent, biorefractory, no biodegradable, toxic, carcinogenic and mutagenic effluents. Their treatment before release into the wild is necessary. Physical and biological conventional treatments ineffective due to high number of benzene cycles generated, high stability and resistance of new output molecule; they are non-destructive and transfer organic pollution from aqueous to another phase, causing a secondary pollution. It is in this context that the advanced oxidation processes (AOP) have emerged, they treat dyes solution because they generate highly reactive, no selective species as hydroxyl radicals (•OH). In this work, an azo dye (Orange G), an anthraquinonic dye (Alizarin Red S) and their mixture, were treated by plasma Glidarc, homogeneous photocatalysis (Fenton and photo-Fenton) and heterogeneous photocatalysis (TiO2- and ZnO). The results showed that there is no POA completely suitable for the degradation of all organic dyes types because of their different chemical structures. This study opens the way to other combined treatments as AOP-Physico-chemical or biological AOP-treatment which can be more effective and economical.

Cette étude a porté sur la dégradation des colorants synthétiques par les méthodes d’oxydation chimique en utilisant le permanganate de potassium et d’oxydation avancée UV/H2O2. Les résultats obtenus montrent que la décoloration des colorants étudiés est très rapide par l’effet oxydant du permanganate de potassium dans les conditions opérationnelles optimales mais la minéralisation des colorants est incomplète. L’étude de procédé de minéralisation des colorants dans les réacteurs photochimique annulaires par UV/H2O2 montre que ce procédé est très efficace pour dégrader ces colorants. Dans ce procédé, le choix des conditions opératoires et la configuration des réacteurs sont importants. L’étude d’un procédé hybride d’oxydation chimique par KMnO4 et d’oxydation avancée UV/H2O2 a montré une efficacité accrue par rapport au procédé UV/H2O2 seul. L’estimation de la consommation d’énergie électrique pour le taux de minéralisation équivalent, présente une diminution considérable du coût de procédé. La méthodologie de surface de réponse (RSM) a été utilisée afin d’optimiser et modéliser les procédés. / This work is about the degradation of some synthetic dyes by the chemical oxidation method using KMnO4 and UV/H2O2 advanced oxidation process. Decolourisation of the dyes by potassium permanganate under optimal condition is very rapid but a complete dye mineralization is not obtained. The results show that despite of its high cost; UV/H2O2 is an effective method to achieve the dyes mineralization. So, an appropriate combination of these two methods could granite high amount of mineralization with a reasonable cost. The operational conditions and hydrodynamic behaviour of the reactors are very important to optimise the process. Efficiency study of the combined method KMnO4/UV/H2O2, as well as the economic calculations show, this process can be used to increase the rate of dyes degradation and reduce notably the cost of electrical energy consumed for the process. Response surface methodology (RSM) was used as a modelling and optimizing method.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Les activités de la vie quotidienne sont indispensables pour le bien-être physique et moral. Pour que celle-ci soit réussie par les personnes ayant un traumatisme crânien cérébral (TCC), une aide technologique s’avère souvent nécessaire. Les troubles cognitifs empêchent les personnes ayant un TCC de rester chez elles. L’assistant culinaire est un outil composé de trois sous-systèmes: assistance, supervision et communication. L’assistant permet aux personnes ayant un TCC de cuisiner un repas chaud en proposant à celles-ci des stratégies d’assistance cognitive. Ce mémoire présente le sous-système de communication, qui établit la communication entre la personne ayant un TCC et l’assistant culinaire. Nous avons utilisé la méthode LUCID pour concevoir le sous-système de communication. Tout d’abord, nous avons commencé par l’étape prospective et d’exploration pour définir les membres de l’équipe et leurs rôles, afin de comprendre le comportement des personnes ayant un TCC. Pour la compréhension des comportements, nous avons utilisé les persona et des scénarios. Nous avons conçu trois persona principaux (TCC sévère, modéré et léger) et deux secondaires (proche aidant et ergothérapeute). Après la validation des persona, nous avons construit deux scénarios, un sans assistance qui permet de comprendre la gradation d’assistance donnée par l’ergothérapeute durant l’évaluation, un avec assistance pour concevoir les fonctionnalités de l’assistant culinaire et d’établir la communication entre les trois sous-systèmes et l’utilisateur. Ensuite, nous avons conçu les interfaces de l’assistant culinaire selon chaque profil des AVQ. Finalement nous avons développé le sous-système de communication en utilisant des actes de langage pour définir la communication entre les trois sous-systèmes de communication et la gradation de l’assistance, des web service REST comme une technologie qui rend chaque sous-système indépendant. L’assistant culinaire est en cours de développement. Enfin, ultérieurement les différentes fonctionnalités de l’assistant seront testées dans l’appartement de laboratoire DOMUS, et ensuite il sera implémenté auprès de personnes ayant un TCC pour une utilisation régulière chez elles.

Lors de la valorisation de bois traité en biocarburants, la compagnie CRB Innovations génère des eaux usées. Ces eaux sont fortement contaminées en biocides. Elles contiennent entre autres des composés phénoliques, dont le pentachlorophénol (PCP) ; des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) ; du phosphore et des huiles et graisses (H&G). Elles ont aussi un potentiel hydrogène (pH) supérieur à 12. Ce mémoire porte sur l’efficacité de neuf procédés d’oxydation, simple et avancée, à décontaminer ces eaux. L’objectif du projet est l’atteinte des exigences des villes de Sherbrooke et d’East Angus concernant les rejets d’eaux dans les égouts sanitaires. Le tout doit également respecter la gamme de coûts de fonctionnement (OPEX), située entre 1 et 9 [signe de dollar]/m³ d’eaux traitées. Les procédés testés sont : UV, UV/TiO2, Fenton, H2O2, UV/H2O2, O3, O3/UV, O3/H2O2 et O3/UV/H2O2. Les critères étudiés sont, quant à eux, la réduction du pH, de la concentration en PCP et de la demande chimique en oxygène (DCO). Les procédés O3 et O3/H2O2 sont les plus favorables. Ils permettent de répondre aux exigences de pH et de PCP des deux villes après 30 minutes de traitement. Ils permettent également une réduction de la DCO de 30 et 48 % respectivement après 30 minutes. Pour les deux procédés, les conditions optimales sont un dosage d’O3 de 145 mg/L*min, un pH de 12,5 et un temps de traitement de 30 minutes. La concentration en H2O2 est de 3,75 mg/L pour O3/H2O2. Avec O3/H2O2, le pH atteint 7,75 et la concentration en PCP est de 0,07 mg/L après 30 minutes. La demande biologique en oxygène à 5 jours (DBO5) est également réduite considérablement après 30 minutes de traitement. L’efficacité du procédé est toutefois influencée par la matrice des eaux et le facteur d’échelle. Une analyse économique préliminaire a permis d’estimer qu’en conditions optimales les OPEX sont de 11,47 et 3,85 [signe de dollar]/m³ d’eau pour les procédés O3/H2O2 et O3 respectivement. Seul le procédé O3 respecte la gamme de coûts proposée par CRB. L’estimation préliminaire des coûts d’implantation (CAPEX) est de 3 millions [signe de dollar] pour les deux procédés. Compte tenu des résultats expérimentaux et économiques, le procédé O3 semble l’option la plus envisageable pour CRB. Il est toutefois important de s’assurer, par des analyses externes, que toutes les exigences des villes sont respectées avant d’utiliser ce procédé.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Les usines de traitement des eaux usées ne sont pas prévues pour traiter les polluants émergeants, substances organiques, tels des résidus de médicament, des produits phytosanitaires ou des hormones. Par conséquent, elles sont la source principale d’émission de micropolluants récalcitrants dans l’environnement. La Directive DCE 2000/60/CE demande un "bon statu chimique et biologique” de tous les plans d'eau d'ici 2015. L’objectif principal de cette thèse de doctorat a été d’adopter une méthode respectueuse de l’environnement pour traiter ces polluants. La méthode choisie est basée sur le processus d’oxydation avancée (POA). Elle se base sur la génération par voie solaire, et in situ, d’espèces radicalisées hautement réactives (HO● et/ou SO4-), en se focalisant sur la photocatalyse hétérogène et homogène. Les performances de l'POA ont été évaluées en comparant les taux de dégradation et/ou reminéralisassions des micropolluants. Ce critère a été complété par l'identification des sous-produits, de ses transformations associés et de mesures de toxicité. A cet effet, des tests standards d'écotoxicité ainsi que d'activité oestrogénique ont été réalisés, par la méthode toxicologique ISO ou par le test spécifique inhérent au contrôle de l’activité oestrogénique des eaux usées. Les technologies basées sur les processus d’oxydation avancée par voie solaire peuvent être des méthodes prometteuses de traitement des eaux usées. Toutes les molécules testées sont systématiquement dégradées, même celles présentes à de basses concentrations. La compatibilité environnementale a systématiquement été améliorée. L’irrigation des cultures en réutilisant des eaux usées devient possible. / Wastewater effluents are the major source of micropollutants in the environment. These recalcitrant compounds that can be escape from wastewater treatment plant (WWTP) are called emerging contaminants. It is necessary to improve the efficiency of wastewater treatment plants. In fact, Water Framework Directive required a “good chemical and biological status” of all water bodies until 2015. The major aim of the dissertation was to contribute to improve the evaluation of solar advanced oxidation processes, and more specifically heterogeneous and homogeneous photocatalysis, for removing emerging contaminants from wastewater effluents. In this objective, the efficiency of AOPS was not only evaluated with the degradation and/or mineralization rates of the micropollutants. This necessary criterion was completed with the identification of the by-products and the associated transformation pathways, but also with toxicity measurements. This last point was explored with standard ecotoxicity tests and also estrogenic activity that represent a specific test relevant to characterize an identified risk associated to the discharge of effluents into the environment.All the experimental results obtained during this dissertation tends to demonstrate that solar advanced oxidation processes has the potential to open new feasible remediation strategies for WWTPs effluent tertiary treatment before wastewater reuse in irrigation for instance. All the tested molecules have systematically been degraded, high number of micro-organic pollutants initially presented in a mixture were removed even at very low concentration, environmental compatibility is systematically improved.

L'utilisation du procédé d'oxydation avancée électrochimique : procédé électro-Fenton est un moyen simple et économique d'obtention des radicaux hydroxyles (OH*) fortement oxydantes. Au cours de ce travail les radicaux ont été utilisés pour la dégradation du chlortoluron, du carbofurane et du bentazone en solution aqueuse. La méthodologie de la recherche expérimentale a été utilisée pour étudier l'influence de quelques paramètres (concentration du chlortoluron, l'intensité du courant et la durée du traitement.) sur la vitesse de disparition et pour déterminer les conditions optimales de minéralisation. L'évolution de la concentration des pesticides en fonction du temps de traitement montre une cinétique de pseudo premier ordre (kabs = 4,92 × 109, 3.24 × 109 et 2.63 × 109 M-1 s-1 respectivement pour le chlortoluron, le carbofurane et le bentazone). Dans nos conditions expérimentales optimales (I = 300 mA, [pesticide]0 = 0,125 mM et t = 8 h), nous obtenons un taux de minéralisation supérieur à 90% pour les trois pesticides. Dans le cas des molécules étudiées, il a été montré que le taux de minéralisation par le procédé photo-Fenton (UV/Fe3+/H2O2) est fonction des doses des réactifs utilisés et de la concentration initiale des pesticides à traiter. Une comparaison des performances de minéralisation par les différents procédés étudiés (électro-Fenton (BDD), électro-Fenton (PT), oxydation anodique et photo-Fenton) a montré que les procédés photo-Fenton et électro-Fenton (BDD) permettent d'atteindre des taux de minéralisation très importants (˜ 90% au bout de 2 h). La comparaison du coût du traitement montre que le procédé photo-Fenton coûte beaucoup plus chère que le procédé électro-Fenton (BDD). Le plasma d'air humide a été utilisé pour la dégradation du chlortoluron. Différents catalyseurs (Fe2+, Fe3+ et TiO2) ont été étudiés pour améliorer les performances du glidarc. La combinaison entre TiO2 et Fe2+ permet d'aboutir à 96% de la dégradation du chlortoluron au bout de 3h

Les procédés dits d'oxydation avancés (POA) permettent la dégradation totale (minéralisation) en milieu aqueux des polluants organiques persistants et/ou toxiques pour l'homme et pour l'environnement. Cette étude porte sur l'application de deux POA principaux : électro-Fenton et photo-Fenton, au traitement des eaux polluées par des colorants de textile. La particularité de ces procédés tient à la génération dans le milieu d'entités oxydantes très réactives, les radicaux hydroxyles (●OH) qui sont capables d'oxyder n'importe quelle polluant organique ou organométallique jusqu'au stade ultime d'oxydation, c'est-à-dire la minéralisation (transformation en CO₂ et H₂O). Dans le cas des colorants étudiés (BB41, BR46 et BY28), il a été montré que le taux de minéralisation par le procédé électro-Fenton dépend des paramètres expérimentaux tels que la concentration du catalyseur, l'intensité du courant appliqué, le pH du milieu, etc.. Cette étude a montré que l'électrolyse du colorant suit une cinétique de pseudo premier ordre. Dans les conditions expérimentales optimales (I = 225 mA et [Fe³⁺]₀ = 0,1 mM), les taux de minéralisation obtenus pour des solutions aqueuses des trois colorants étudiés étaient de 93, 82 et 73% pour le BB41, BR46 et BY28 respectivement après 6 h de traitement. Le taux de minéralisation par le procédé photo-Fenton (UV/Fe³⁺/H₂O₂) est fonction des doses des réactifs utilisés et des rapports R = [H₂O₂]/[Fe³⁺] et R' = [Fe³⁺]/[substrat]. Ainsi, les taux de minéralisation obtenus sont de l'ordre de 93% pour le BB41, 85% pour le BR46 et de 95% pour le BY28 pour une durée de traitement de 5 heures avec des rapports R = 10 et R' = 40. L'étude de la dégradation du colorant BB41 sur une unité pilote utilisant le rayonnement solaire a montré que le procédé hélio-photo-Fenton est très efficace. Ce procédé s'inscrit dans une perspective de développement durable et son fonctionnement est basé sur une énergie renouvelable. Une comparaison des performances de minéralisation d'un mélange de colorants par les deux procédés étudiés par l'estimation de l'énergie électrique consommée a montré que les procédés photo-Fenton et électro-Fenton permettent d'atteindre des taux de minéralisation très importants et que le procédé électro-Fenton semble être favorisé avec non utilisation de réactifs chimiques et une faible consommation d'énergie électrique / Advanced oxidation processes (AOPs) permit the total degradation (mineralization) in aqueous solutions of hazardous organic molecules for human being and for the environment. This study concerns the application of two main AOPs: electro-Fenton, and photo-Fenton, to treatment of wastewater containing toxic and/or persistent organic pollutants such as textile dyes. The characteristic of these processes is due to the generation of very reactive and highly oxidizing species, hydroxyl radicals (●OH) which are able to oxidize any organic pollutant until the ultimate oxidation stage, i.e. mineralization (transformation into CO₂ and H₂O).In the study the aqueous solutions of dyes BB41, BR46 and BY28 have been treated by two selected AOPs. It has been shown that the mineralization rate by electro-Fenton process depends on operating parameters such as catalysis concentration, applied current intensity, pH, etc. It was also observed that e dyes degradation obeys to a pseudo first-order reaction. Under the optimal operating conditions ([Fe³⁺] = 0.1mM, I = 225 mA, pH = 3), electro-Fenton process can lead to an almost mineralization of dyes solutions: 93, 82 and 73% of TOC abatement are obtained for BB41, BR46 and BY28 respectively.The rate of mineralization by the photo-Fenton (UV/Fe³⁺/H₂O₂) is a function of used reagents doses, the ratio R = [H2O2]/[Fe³⁺] and R' = [Fe³⁺]/[substrate]. Thus, mineralization rates obtained are around 93% for the BB41, 85% for BR46 and 95% for BY28 for a treatment time of 5 h with a ratios R = 10 and R' = 40. The study of the degradation of the dye BB41 on a pilot plant using solar radiation showed that the process Helio-photo-Fenton is very effective. This process is part of a sustainable development perspective and its operation is based on renewable energy.A comparison of the mineralization performances of different studied processes in terms of mineralization degree and energy efficiency showed that photo-Fenton and electro-Fenton processes permit to reach high mineralization rate and that the electro-Fenton process can be considered the more efficient technique with no use of chemicals and low energy consumption

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.