Cette thèse vise à l'application d'un procédé électrochimique pour réaliser la destruction de composés organiques présents dans des effluents industriels avec pour objectif de réduire au maximum la pollution de ces effluents. La recherche s'est basée sur une étude approfondie d'un système d'électro-oxydation couplée où les composés organiques sont détruits, d'une part, par oxydation anodique sur une mousse de titane recouverte de SnO2-Sb2O3 et d'autre part, par oxydation indirecte à la cathode selon le mécanisme Electro-Fenton, avec un RVC (carbone vitreux réticulé) pour électrode, en présence de fer en solution et sous injection d'O2. Au cours de l'étude, basée essentiellement sur l'électrodestruction couplée et cathodique du phénol, on a analysé de manière systématique l'influence, sur l'efficacité de l'électro-oxydation, de paramètres électrochimiques (conductivité, densité de courant, pH, concentration en fer, débit d'injection de l'O2) et de paramètres physiques liés à la conception d'une cellule de type filtre-presse et à la nature tridimensionnelle des électrodes utilisées (épaisseur des électrodes, vitesse de circulation de l'électrolyte). Il en est ressorti un choix des conditions opératoires permettant de réduire, par électrodestruction cathodique, la DCO associée au phénol de 1.2 à 0.2 g/l pour une consommation énergétique de 7.7 kWh/m³. La technique électrochimique a également été utilisée pour détruire des composés organiques réfractaires présents dans divers effluents industriels. Les résultats obtenus ont montré l'efficacité de cette technique quelle que soit la concentration en DCO de l'effluent. Néanmoins, d'un point de vue économique, le système d'électro-oxydation couplé, optimisé dans cette thèse, ne peut être envisagé que pour traiter des effluents à débit limité si leur concentration en DCO est relativement élevée ou, au contraire, pour traiter des effluents à débit élevé (500 m³/j) ayant une DCO relativement faible (100 à 500 mg/l). Dans ce dernier cas, une diminution de la DCO de 75 à 92 % peut être obtenue pour une consommation énergétique moyenne de 1 kWh/m³.

Este trabalho compara a utilização do tratamento eletrolítico e do tratamento Eletro-Fenton, em corrente alternada (CA), no chorume proveniente do aterro de Gramacho, no estado do Rio de Janeiro. O tratamento eletrolítico consiste em utilizar eletrodos de Fe em contato com a eletricidade, que em pH adequado, sofrem dissolução formando o agente coagulante in situ. O tratamento Eletro-Fenton consiste na geração de um dos componentes do reagente de Fenton pelo método eletrolítico. Nesse trabalho o reagente de Fenton é formado pelos íons ferro gerados pelo tratamento eletrolítico unindo-se ao peróxido de hidrogênio 30% adicionado exteriormente. Amostras do chorume foram caracterizadas pelos parâmetros pH, condutividade, salinidade, temperatura, turbidez, sólidos totais dissolvidos (STD) e Demanda Química de Oxigênio (DQO). O uso do tratamento eletrolítico só mostrou resultados de remoção para DQO e cor. Para garantir um melhor desempenho na remoção de DQO e cor e encontrar valores de remoção para a turbidez foi necessário o uso do tratamento Eletro-Fenton. Alguns parâmetros são importantes no uso dessa técnica, tais como pH, dosagem de peróxido, intensidade de corrente e tempo reacional. Os resultados obtidos para a remoção de DQO, cor e turbidez, foram respectivamente, 74%, 95% e 95%, nas condições operacionais: pH 4, dosagem de 5 mL de peróxido de hidrogênio a 30 %, intensidade de corrente de 2A e tempo reacional de 30 minutos. O tratamento Eletro-Fenton se mostrou mais favorável, pois o tratamento eletrolítico nas mesmas condições operacionais, só apresentou resultado de remoção de DQO que foi de 56%, mesmo sendo o consumo energético idêntico para ambos os processos (0,6 k W h m-3)

Este trabalho compara a utilização do tratamento eletrolítico e do tratamento Eletro-Fenton, em corrente alternada (CA), no chorume proveniente do aterro de Gramacho, no estado do Rio de Janeiro. O tratamento eletrolítico consiste em utilizar eletrodos de Fe em contato com a eletricidade, que em pH adequado, sofrem dissolução formando o agente coagulante in situ. O tratamento Eletro-Fenton consiste na geração de um dos componentes do reagente de Fenton pelo método eletrolítico. Nesse trabalho o reagente de Fenton é formado pelos íons ferro gerados pelo tratamento eletrolítico unindo-se ao peróxido de hidrogênio 30% adicionado exteriormente. Amostras do chorume foram caracterizadas pelos parâmetros pH, condutividade, salinidade, temperatura, turbidez, sólidos totais dissolvidos (STD) e Demanda Química de Oxigênio (DQO). O uso do tratamento eletrolítico só mostrou resultados de remoção para DQO e cor. Para garantir um melhor desempenho na remoção de DQO e cor e encontrar valores de remoção para a turbidez foi necessário o uso do tratamento Eletro-Fenton. Alguns parâmetros são importantes no uso dessa técnica, tais como pH, dosagem de peróxido, intensidade de corrente e tempo reacional. Os resultados obtidos para a remoção de DQO, cor e turbidez, foram respectivamente, 74%, 95% e 95%, nas condições operacionais: pH 4, dosagem de 5 mL de peróxido de hidrogênio a 30 %, intensidade de corrente de 2A e tempo reacional de 30 minutos. O tratamento Eletro-Fenton se mostrou mais favorável, pois o tratamento eletrolítico nas mesmas condições operacionais, só apresentou resultado de remoção de DQO que foi de 56%, mesmo sendo o consumo energético idêntico para ambos os processos (0,6 k W h m-3)

Made available in DSpace on 2018-08-01T21:58:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_10763_Mayra Nicoli Moura - Dissertação corrigida.pdf: 3004599 bytes, checksum: 5d4e91152db73883ca3959418fd139f2 (MD5) Previous issue date: 2017-03-22 / Cobalto do cátodo das baterias de íon lítio (LIBs) exauridas de telefones celulares Samsumg® foi reciclado como ferrita dopada com cobalto. O zinco do ânodo das pilhas alcalinas (Zn-MnO2) Duracell® AA foi reciclado para a formação da ferrita dopada com zinco. As ferritas foram aplicadas como catalisadores em reações foto Fenton heterogêneo para a descoloração do corante azul de metileno. Pela análise de difração de Raios-X (DRX) identificou-se formação de ferritas não dopadas, dopada com cobalto e dopada com zinco do tipo espinélio. Com auxilio das técnicas: microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (MET) verificou-se que as ferritas não dopadas, dopada com cobalto e dopada com zinco formam aglomerados de partículas nanométricas. Pelas análises de espectroscopia de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES) e espectro de absorção atômica com chama (F AAS) foi possível determinar as concentrações dos metais presentes nas ferritas. As concentrações de cobalto foram 70,0 ± 4,0 mg.g-1 e 65,0 ± 2,0 mg.g-1 nas ferritas dopadas com cobalto a partir de reagente analítico e da bateria de íon lítio, respectivamente. As concentrações de zinco nas ferritas dopadas com zinco a partir de reagente analítico e da pilha alcalina, respectivamente foram iguais 26,0 ± 1,0 mg.g-1 e 89,0 ± 4,0 mg.g-1. A condição otimizada para a descoloração do corante foi avaliada por um planejamento fatorial. A melhor condição para reação catalítica usando como catalisador CoFe2O4 foi pH 3,0, 30 mg de catalisador e 8 mL de H2O2, obtendo a porcentagem de eficiência de degradação igual a 61,5%, 87,3% e 87,7% para ferrita não dopada, dopada com cobalto a partir de reagentes analíticos e dopada com cobalto a partir da solução lixiviada da bateria de íon-Li e CoFe2O4-LIBs, respectivamente, após 420 minutos. A dopagem melhorou a eficiência da descoloração da solução de azul de metileno. A melhor condição experimental otimizada para ZnFe2O4 foi 30 mg de catalisador, 8 mL de H2O2 em pH 6,0. A eficiência de descoloração obtida foi igual a 45,9%, 92,2% e 37,0% para ferrita não dopada, dopada com zinco a partir de reagente analítico e dopada com zinco a partir da lixiviação da pilha alcalina, após 240 minutos de reação.

Durante o processo metalúrgico de usinagem de uma peça ocorre a geração de calor proveniente do atrito ferramenta/peça e cavaco/ferramenta. Para que ocorra uma menor geração de calor possibilitando o manuseio, bem como a minimização na deformação da peça, utilizam-se fluidos, que são soluções lubrificantes à base de óleos, água ou polímeros, podendo ser sintéticos ou não, diminuindo, assim, o coeficiente de atrito reduzindo-se a quantidade de calor gerado no processo. Há uma grande variedade de fluidos de corte disponíveis no mercado que são constituídos por diversos compostos como: aminas, compostos clorados e/ou aromáticos, glicóis, nitrosaminas além da presença de metais provenientes do processo de manufatura, portanto, sem tratamento, não podem ser lançados na rede de esgoto convencional. Atualmente não há um método de tratamento para os fluidos de corte nas indústrias. Nesse contexto, propõe-se um estudo sobre a viabilidade dos tipos de tratamento dos fluidos de corte para uma disposição adequada. Os processos de tratamento propostos neste trabalho compreendem hidrolise ácida e Processo Oxidativo Avançado (POA), mais especificamente, Sistema Fenton, além de propor um tratamento baseado na fotodegradação. A caracterização do fluido antes e após seu tratamento foi realizada por técnicas analíticas e espectrométricas. Os processos oxidativos mostraram-se satisfatórios para o tratamento dos efluentes, reduzindo os níveis de contaminantes aos permitidos pela legislação. O processo foto-Fenton mostrou-se mais eficiente que o processo Fenton na degradação de todos os parâmetros avaliados, incluindo BTEX e HPAs. Os processos de hidrólise ácida não apresentaram resultados satisfatórios, reduzindo apenas os metais aos níveis permitidos para descarte. / During the cutting process, part of the heat generation results from tool-part and chip-tool friction. So that it happens a smaller generation of heat making possible the handling, as well as minimization in the tool deformation, cutting fluids are used, that are the oils base, water or polymeric lubricating solutions, could be synthetic or no, decreasing the attrition coefficient being reduced the amount of heat generated in the process. There is a great variety of cutting fluids that are constituted for several composed as: amines, chlorinated and/or aromatic composed, glycols and nitrosamines besides the presence of metals proceeding of manufacture process, therefore, without a treatment, they cannot be discarded in the conventional sewerage system. At the moment there isn\'t a treatment method for the cut fluids in the industries. In that context, intends a study about the viability types of cutting fluids treatment for appropriate disposition. Treatment processes proposed in this work understand acid hydrolysis and Advanced Oxidative Process (AOP), more specifically, Fenton System, in addition proposing a treatment based on the photodegradation (photo-Fenton process). The characterization of fluid before and after treatment it was accomplished by analytical and spectrometry techniques. Oxidative processes were exposed satisfactory for cutting fluids treatment, reducing the levels of pollutants to the allowed by the legislation. Photo-Fenton process was shown more efficient than Fenton process in the oxidation of BTEX and PAHs. Acid hydrolysis processes didn\'t present satisfactory results, just reducing the metals at the levels allowed for discard.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:06:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo5612_1.pdf: 5428911 bytes, checksum: c69a2fa21a1afc344f1bfa2e6c40aba3 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Em uma época de recursos hídricos cada vez mais escassos, é de extrema importância a minimização do impacto de efluentes líquidos tóxicos ao meio ambiente. Os corantes orgânicos, que são empregados nos processos industriais têxteis e alimentícios, são cada vez mais usados, sendo grande parte deste material perdido nos efluentes líquidos. O presente trabalho estudou a degradação do corante reativo Amarelo Ouro Remazol RNL 133% utilizando o processo foto-Fenton (H2O2/Fe2+/UV), incluindo a modelagem e otimização da degradação da cor e da redução do carbono orgânico total (COT). Os experimentos foram realizados em um reator fotoquímico anular encamisado de vidro com volume irradiado de 3,0 L para um volume total de solução igual a 4,5 L e poço de quartzo também encamisado com lâmpadas de vapor de mercúrio de média pressão. Um tanque externo foi acoplado para operação em batelada com recirculação de líquido e injeção de solução de peróxido de hidrogênio por meio de uma bomba peristáltica. A reação foi acompanhada pela medição do pH e da temperatura que foi mantida entre 20 e 25°C. Variou-se a concentração de peróxido de 2,5 a 25 mM, a concentração de catalisador íon ferroso de 0,03 a 0,3 mM e potência da lâmpada de 80 a 250 W, dentro de um planejamento fatorial com delineamento do composto central rotacional (DCCR). Os resultados mostram que a remoção máxima da cor foi de 99,96% e a redução máxima de COT foi de 87,19%. Foram determinadas condições otimizadas para degradação da cor com concentração de peróxido de 13,75 mM, potência de lâmpada igual a 250W e concentração de Fe2+ de 0,183 mM com degradação máxima em 10 minutos de reação. A condição de operação otimizada para a redução do COT foi obtida com concentração de peróxido 11,025 mM, potência de lâmpada igual a 250W e concentração de Fe2+ de 0,3 mM, obtendo-se redução máxima em 30 minutos de reação. A remoção de TOC foi modelada via redes neurais artificiais (RNA) com 5 neurônios na camada oculta e 10000 iterações com 80 pontos utilizados para aprendizado e 22 pontos utilizados para o teste. Obteve-se o coeficiente de correlação R2 iguala a 0,9352 na comparação entre os valores de TOC calculados pelo modelo e os valores experimentais

Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à la synthèse et à la caractérisation de matériaux à base d'argiles naturelles en provenance d'Algérie et de Tunisie, pouvant être utilisés en tant que catalyseurs dans l'oxydation de polluants organiques par les réactions Fenton et photo-Fenton. Nous avons également optimisé les paramètres réactionnels (quantité de catalyseur, concentration en polluant...) dans le but d'améliorer les performances catalytiques de ces derniers. En effet, l'oxydation de polluants organiques récalcitrants par des réactions de type Fenton est considérée comme l'une des techniques les plus performantes parmi les procédés d'oxydation avancée (POA). Elle permet d'aboutir dans certains cas au stade ultime de l'oxydation qui est la minéralisation (transformation en CO₂ et H₂O). La caractérisation des argiles à l'état brut par différentes techniques physico-chimiques montre qu'en plus des matériaux argileux, il existe quelques oxydes métalliques dans toutes les argiles étudiées, avec des proportions plus ou moins variées. En particulier, la smectite a montré une contenance assez importante en fer. Les argiles synthétisés montrent une très bonne performance catalytique en un minimum de temps (2 heures de réaction). Le catalyseur à base de smectite calciné à 450°C et tamisé donne le meilleur rendement catalytique. Cette activité peut être expliquée par la forte teneur en fer ainsi qu'à la combinaison entre le choix de la taille des particules et la température de calcination de la smectite. La caractérisation de ce catalyseur a montré que ce matériau mésoporeux contenait une quantité de fer (III) stabilisée dans la structure par le fait de la calcination. / In this study, we are interested to the synthesis and charaterization of materials based on natural clays from Algeria and Tunisia, usable as catalysts in the oxidation of organic pollutants by the Fenton's and photo-Fenton's reaction. We have also optimized the reaction parameters (amount of catalyst, concentration of pollutant...) in order to improve the catalytic performance of these catalysts. Indeed, the oxidation of recalcitrant organic pollutants by Fenton-type reactions is regarded as one of the most effective method amongst the advanced oxidation process (AOPs). It can lead in some cases to the total mineralization of pollutants (conversion into CO₂ and H₂O). The caracterization of the raw clays various physicochemical methods shows that, in addiction to clay minerals, there are some metallic oxides in all studied clays, with varied proportions. Especially, smectite showed a fairly significant iron capacity. The synthesized clays show a good catalytic performance in minimum of time (2 hours of reaction). The smectite catalyst, sieved and calcined at 450°C gives the best performance. This activity can be explained by the high content of iron as well as the combination of the choice of particle size and the calcination temperature of the smectite. The caracterization of this catalyst, showed that this mesoporous material contains an amount of iron (III) stabilized in the structure by the fact of calcination.

Les procédés dits d'oxydation avancés (POA) permettent la dégradation totale (minéralisation) en milieu aqueux des molécules organiques toxiques pour l'homme et pour l'environnement. Le procédé Electro-Fenton qui fait partie des POA est appliqué dans le cadre de ce travail à la minéralisation des solution aqueuses d'herbicides chlorophénylurées. Les performances de ce procédé ont été comparés avec d'autres procédé POA fraisant intervenir les ions de fer (ferreux ou ferriques) tels que le réactif de Fenton et le procédé photo-Fenton.<br /><br />Dans le cas des molécules étudiées (diuron, monuron et fénuron), il a été montré que le taux de minéralisation par le procédé Fenton (Fe2+/H2O2) augmente avec l'augmentation des doses des réactifs et du temps de réaction. Dans le cas de la dégradation photochimique (irradiation UV), la vitesse de dégradation et le taux de minéralisation sont très faibles. La vitesse de dégradation des molécules mères et le taux de minéralisation des solutions d'herbicides étudiés peuvent être significativement augmentés par le couplage de la photochimie le réactif de Fenton (Fe2+/ H2O2). Ce couplage permet aussi de diminuer la durée d'irradiation et faire économiser d'énergie. Dans le cas du procédé Electro-Fenton, la cinétique de dégradation et de minéralisation dépend des paramètres expérimentaux tels que la concentration du catalyseur, l'intensité du courant appliqué, le pH du milieu, etc. <br /><br />La réactivité des chlorophénylurées vis-à-vis des radicaux hydroxyles varie en fonction du nombre d'atomes de chlore substitués sur le cycle aromatique. La vitesse de réaction de dégradation croît dans l'ordre suivant : diuron (2 Cl substitués), monuron (1 Cl substitué) et fénuron (sans Cl substitué. L'étude de la minéralisation de ces herbicides a montré que les taux d'abattement de carbone organique en terme de DCO dépassent les 90% pour une durée de traitement de 3 heures dans le cas du procédé Electro-Fenton. Le mécanisme de minéralisation des herbicides chlorophénylurées est initié par l'attaque des radicaux hydroxyles de la molécule de départ sur deux sites : le groupement N-terminal et le cycle aromatique générant des sous-produits. Plusieurs sous-produits de dégradation aromatiques qui sont principalement issus d'une oxydation du groupement N-terminal suivie d'une hydroxylation du cycle aromatique et de substitution d'atomes de chlore sur le cycle aromatique ont été identifiés. Des oxydations successives mènent à l'ouverture oxydante du cycle aromatique avec la formation des acides carboxyliques et ions minéraux.<br /><br />Une comparaison des performances de minéralisation par les différents procédés étudiés a montré que les procédés photo-Fenton et Electro-Fenton permettent d'atteindre des taux de minéralisation très important (de l'ordre de 93%). Le procédé Electro-Fenton semble être favorisé avec non utilisation de réactifs chimiques et une faible consommation d'énergie électrique.

Fenton-dependent recovery of carbon initially saturated with one of several chlorinated aliphatic contaminants was studied in batch and continuous-flow reactors. A specialty carbon, URV-MOD 1 (Calgon) was employed to minimize non-productive H2O2 demand - that which does not yield hydroxyl or superoxide radicals.Enhancement of PCE degradation kinetics by ferric iron addition is limited by iron solubility, even at relatively low pH. Quinone addition increased the pseudo-first-order rate constant for PCE loss temporarily. Only copper addition sustainably enhanced the specific rate of PCE loss. For copper-to-iron molar ratios of 0.25 to 5, the pseudo-first-order rate constant for PCE transformation was increased by a factor of 3.5. It is apparent that the effect of copper addition on Fenton-dependent reaction rates is complex, and involves a shift in chemical mechanism, as indicated by the differing slopes in the Arrhenius plot (with and without copper).A mathematical model was developed to evaluate the effect of operational parameters ([Fe(III)]T:[H2O2]o ratio and pH) on degradation kinetics and optimize the PCE degradation process in homogeneous reaction mixtures. The model simulated experimental degradation of the organic target in a homogeneous Fenton-reaction system. The model requires further refinement to simulate Fenton's systems in which ions in solution (such as sulfate and chloride) play significant roles.In continuous-flow reactors, Fenton's reagents were cycled through spent GAC in columns to degrade one of seven chlorinated compounds tested. The contaminant with the weakest adsorption characteristics, methylene chloride, was 99% lost from the carbon surface during a 14-hour regeneration period. At the field site, the GAC was saturated with gases containing TCE and PCE from a soil vapor extraction (SVE) system. In the field, up to 95% of the sorbed TCE was removed from GAC during regeneration periods of 50-60 hours. Recovery of PCE-loaded GAC was significantly slower. Column experiments show that there is minimal loss of carbon adsorption capacity during Fenton treatment and that the rate of GAC regeneration is compound specific. Scoping-level cost estimates indicated that field use of Fenton regeneration is not cost effective without optimization and/or iron surface amendments, except in the case of the most soluble VOCs.

No description available.