La contamination métallique dans l'environnement est l'un des problèmes mondiaux persistants car non seulement elle perturbe la qualité de l'environnement, mais aussi l'environnement et la santé humaine. La principale contribution à ce problème se pose principalement des activités anthropiques telles que les industries. La rareté de métal est devenu plus sévère récents où certains éléments ont été prédit pour être pleinement éradiquée depuis plusieurs décennies de la croûte terrestre. Récemment, des chercheurs ont concentré leur attention pour récupérer ces métaux dans le flux des déchets et de la réutiliser dans les processus de production industrielle. L'utilisation des déchets agricoles comme adsorbant potentiel à faible coût pour l'enlèvement des métaux lourds des eaux usées est une des technologies les plus polyvalents. Dans cette étude entre les différents adsorbants testés, coquille d'arachide établi rendements d'épuration élevés avec moins d'exigences pour un traitement ultérieur de poste pour le Cu, Pb et Zn retrait. En outre, les expériences de lots sur les principaux effets des paramètres du procédé (pH, adsorbant dosage, temps de contact et de la concentration initiale de métal) ont montré un effet majeur sur l'absorption des métaux et de l'efficacité de l'enlèvement. Pour la régénération matériau, HCl 0.2 M était la solution de désorption la plus efficace qui ne altère pas l'efficacité, jusqu'à trois cycles d'adsorption et de désorption. L'utilisation de bactéries réductrices de sulfate (SRB) dans des bioréacteurs est une autre technologie qui peut être appliqué pour le traitement de métal contaminé les eaux usées. Le SRB réduire le sulfate en sulfure, qui réagit en outre avec des métaux pour former des précipités de sulfures métalliques. Le lit fluidisé (IFB) bioréacteur inverse est la configuration qui présente la proéminence en utilisant la technologie de SRB pour le traitement des eaux usées métalliques contaminés. Deux bioréacteurs IFB ont été opérés à différents pH (7.0 et 5.0). L'activité de SRB à pH 7.0 était plus élevée qu'à un pH de 5.0, ce qui montre que le pH est le principal facteur qui affecte SRB. Cependant, le thiosulfate a montré une efficacité supérieure à celle du sulfate en tant qu'accepteur d'électrons alternatif. Le sulfure produit en utilisant du thiosulfate comme accepteur d'électrons était 157.0 mg / L, tandis que seulement 150.2 mg / L a été produit en utilisant du sulfate et il a fallu une période d'adaptation à un pH de 5.0 avant la réussite de l'opération. En outre, l'IFB a montré sa grande efficacité pour le Cu, Ni et Zn élimination des eaux usées synthétique. L'élimination de Cu et Zn étaient plus de 90% à pH 7.0 et 5.0, à une concentration initiale de métal de 25 mg / L. D'autre part, l'élimination de Ni ne était pas éliminé à une concentration initiale de 25 mg / L comme il a montré des effets toxiques à l'égard SRB. Il existe différents types de flux de déchets contaminés par des métaux qui se présentent comme un bon candidat pour la récupération des métaux comprennent e-déchets. Cet e-déchets a un fort potentiel en tant que source secondaire de métal pour récupérer les métaux en particulier base tels que Cu, Ni et Zn. Cartes de circuits imprimés (PCB) d'ordinateurs personnels ont été évalués comme source secondaire potentielle de Cu, Ni et Zn en utilisant des méthodes de précipitation hydrométallurgiques et de sulfure. Les conditions optimales pour la lixiviation des métaux étaient de 0.1 M HNO3 avec un rapport liquide solide de 20 à l'aide de PCB de 0.5 - taille des particules de 1.0 mm à 60 ° C qui a abouti à 400 mg Cu / g PCB. Avec la précipitation de sulfure à un rapport stoechiométrique de 1: 1 (Cu: S2-), la récupération de Cu a été très efficace jusqu'à 90% de la solution de lixiviation a représenté à environ 0.41 g Cu / g BPC, tout en Ni et Zn étaient récupération 40 % et 50% pour les lixiviats d'une colonne à courant ascendant de lixiviation, respectivement / Metal contamination in the environment is one of the persisting global issues since it not only disturbs the environmental quality but also the environment and human health. The major contribution to this problem arises mainly from anthropogenic activities such as industries. Metal scarcity has become more severe lately where some elements have been predicted to be fully eradicated in several decades from the earth crust. Recently, researchers have focused their attention to recover these metals from the waste stream and reuse it in industrial production processes. The use of agricultural wastes as a potential low cost adsorbent for heavy metal removal from wastewater is one of the most versatile technologies. In this study among the different adsorbents tested, groundnut shell established high removal efficiencies with fewer requirements for further post treatment for Cu, Pb and Zn removal. Furthermore, the batch experiments on the main effects of process parameters (pH, adsorbent dosage, contact time and initial metal concentration) showed a major effect on metal uptake and removal efficiency. For material regeneration, 0.2 M HCl was the most effective desorbing solution that did not alter the efficiency, up to three cycles of adsorption and desorption. The use of sulfate reducing bacteria (SRB) in bioreactors is another technology that can be applied for the treatment of metal contaminated wastewater. The SRB reduce sulfate into sulfide which further reacts with metals to form metal sulfide precipitates. The inverse fluidized bed (IFB) bioreactor is the configuration which shows prominence in utilizing SRB technology for metal contaminated wastewater treatment. Two IFB bioreactors were operated at different pH (7.0 and 5.0). The sulfate reducing activity (SRA) at pH 7.0 was higher than at pH 5.0, which shows that pH is the main factor that affects SRA. However, thiosulfate showed a higher efficiency than sulfate as an alternate electron acceptor. The sulfide produced using thiosulfate as the electron acceptor was 157.0 mg/L, while only 150.2 mg/L was produced using sulfate and it required an adaptation period at pH 5.0 prior to successful operation. Moreover, the IFB had shown its high efficiency for Cu, Ni and Zn removal from synthetic wastewater. The removal of Cu and Zn were more than 90% at pH 7.0 and 5.0, at an initial metal concentration of 25 mg/L. On the other hand, Ni removal was not removed at an initial concentration of 25 mg/L as it showed toxic effects toward SRB. There are various types of metal contaminated waste streams which pose as a good candidate for metal recovery include electronics waste (e-waste). This e-waste has a high potential as secondary source of metal to recover especially base metals such as Cu, Ni and Zn. Printed circuit boards (PCBs) of personal computers were evaluated as the potential secondary source of Cu, Ni and Zn using hydrometallurgical and sulfide precipitation methods. The optimal conditions for metal leaching were 0.1 M HNO3 with a liquid to solid ratio of 20 using PCBs of 0.5 - 1.0 mm particle size at 60 °C which resulted in 400 mg Cu/g PCBs. With sulfide precipitation at a stochiometric ratio of 1:1 (Cu:S2-), the recovery of Cu was very effective up to 90% from the leachate which accounted to approximately 0.41 g Cu/g PCBs, while Ni and Zn recovery were 40% (0.005 g Ni/g PCBs) and 50% (0.006 g Zn/g PCBs) for leachate from an upflow leaching column, respectively. This indicates Cu can be recovered from PCBs using sulfide precipitation

Ce travail concerne le dopage par des ions actifs et/ou des nanoparticules (NPs) semi-conductrices de CdS et la caractérisation de xérogels de SiO2 poreux obtenus par voie sol-gel. Le but de cette étude est de contribuer à la compréhension de l'effet du dopage sur les propriétés structurales, texturales et optiques du matériau final. Nous avons montré par spectroscopie Raman et absorption-désorption d'azote que l'incorporation d'ions actifs, tels que Cd2+, Pb2+ ou Eu3+, modifie les cinétiques et les mécanismes de la gélification et la densification du réseau de SiO2. La nature même de ces modifications est fonction de la concentration en ions dopants. Dans le cas de l'ion Eu3+, l'analyse a été complétée par la spectroscopie d'émission utilisant cet ion comme sonde luminescente. Des xérogels de SiO2 ont aussi été post-dopés avec des NPs de CdS. La méthode consiste à diffuser dans la matrice poreuse une solution aqueuse contenant les précurseurs de cadmium et du soufre. Les NPs cristallisent ensuite in situ de manière homogène sous traitement thermique. Les spectroscopies d'absorption UV-visible, d'émission et d'excitation ont montré l'influence des niveaux pièges liés à des défauts de surface des NPs sur leurs propriétés optiques et ont mis en évidence un transfert d'énergie lors du co-dopage de SiO2 par CdS :Eu3+. Une deuxième technique de croissance cristalline a été utilisée. Elle consiste à irradier, par un faisceau laser pulsé, les matrices sol-gel contenant les précurseurs de CdS pour former localement des microstructures de NPs. Nous montrons notamment que l'absorption à deux photons permet d'envisager la structuration à l'échelle submicronique des NPs de CdS. / This work concerns the elaboration by sol-gel process and the characterization of porous SiO2 xerogels doped with active ions and/or with semiconducting nanoparticles of CdS. The aim of the study was to contribute to the comprehension of the doping effects on structural and optical properties of the final material. We showed by Raman spectroscopy and nitrogen absorption-desorption that the insertion of active ions, such as Cd2+, Pb2+ or Eu3+, changes the kinetics and the mechanisms of the gelation and densification of the network of SiO2. The choices of the pH and of the concentration of the doping ion have distinct effects on the kinetics. This study was completed by emission spectroscopy using Eu3+ ion as luminescent probe to describe the environment of this ion in the porous matrix. The SiO2 xerogels were post-doped with CdS nanoparticles. The post-doping technique consists in the diffusion of an aqueous solution containing cadmium and sulphur precursors in the porous matrix. The nanoparticles crystallize in situ by heat treatment. The nanoparticle size and their emission properties were determined by UVvisible absorption as well as emission and excitation spectroscopies. The results showed the influence on optical properties of trap levels introduced by the surface defects of nanoparticles and an enhancement of the Eu3+ emission in SiO2 xerogel co-doped with CdS :Eu3+. A second method for the formation of CdS nanoparticles was used. CdS microstructures were created locally by pulsed laser irradiation of sol-gel matrices containing the CdS precursors.

La production et l'utilisation du biogaz, énergie renouvelable issue principalement de déchets, constituent une alternative aux énergies fossiles et contribuent à la baisse des émissions de gaz à effet de serre. Cependant, le biogaz contient des éléments sulfureux, dont le sulfure d'hydrogène. Ces éléments sulfureux sont responsables de la sulfidation et de la corrosion par l'acide sulfurique. Ces phénomènes de dégradation sont les causes principales de la détérioration anticipée de chauffe-eaux, génératrices et moteurs. L'utilisation du biogaz est donc synonyme de traitement afin d'enlever toute trace de soufre et permettre une utilisation sécuritaire pour les équipements. Par contre, ce traitement est très onéreux et n'est donc qu'à la portée des grosses firmes ou exploitations agricoles. Le but de ce projet est de populariser l'utilisation du biogaz en permettant son utilisation à prix minime et sans négliger la durée de vie des installations. Ainsi l'objectif est de limiter la dégradation d'un moteur ayant subi des modifications mineures d'un point de vue économique. De précédentes recherches ont montré que l'étendue des dégâts causés par les phénomènes de sulfidation et de corrosion par l'acide sulfurique pouvait être amoindrie avec une augmentation de la température. Les modifications effectuées sur le moteur de ce projet consistent donc en un système de préchauffage/séparateur de phase du biogaz avec l'échappement du moteur. De plus, un changement d'huile moteur avec un indice de basicité plus important, contrant les effets de la formation d'acide sulfurique dans le moteur, est effectué. Des tests expérimentaux sur 550 heures ont été effectués avec du biogaz avec et sans préchauffage sur un moteur diesel Yanmar L48V (3.1 kW).La dégradation du moteur a été suivie par des observations visuelles, prises de masses et mesures des pièces essentielles du moteur. Des analyses d'huile moteur ainsi que des mesures de pression dans le cylindre ont aussi été effectuées. Les résultats montrent que le moteur a subi moins de dégradation provenant du test avec du biogaz préchauffé et ouvrent la porte à pousser les recherches dans cette direction avec d'autres paramètres, sur une plus longue période de tests et avec de plus grosses génératrices.

Cette étude porte sur l'évaluation de la performance d'un procédé biologique visant â réduire la concentration en sulfure d'hydrogène (H[indice inférieur2]S) présent dans le biogaz. De l'air est injecté dans la phase gazeuse d'un bioréacteur de digestion anaérobie (ratio volumique air/biogaz=1/20) de telle sorte à assurer à la surface du liquide, une zone en micro-aérobie.Cette recherche s'intéresse spécifiquement aux boues anaérobies psychrophiles (25[degrés celsius]), acclimatées à du lisier bovin ou porcin. Une première expérience vise à évaluer le potentiel de biotransformation des boues non alimentées en lisier et soumises à une charge connue en H[indice inférieur 2]S (entre 0,68 et 2,19 mg H[indice inférieur 2]S L[indice supérieur -1] boues h[indice supérieur -1]) injectée dans la phase liquide à la base du bioréacteur. Un taux maximal de biotransformation de 1,27 mg H[indice inférieur 2]S L[indice supérieur -1] boues h[indice supérieur -1] a été obtenu pour un taux de réduction du H[indice inférieur 2]S de 96,9%, une capacité 6,7 fois supérieure au taux maximal obtenu pour un bioréacteur alimenté avec du lisier bovin (0,19 mg H[indice inférieur 2]S L[indice supérieur -1] boues h[indice supérieur -1]). Une deuxième expérience consiste à évaluer l'impact d'un tel procédé sur le rendement en méthane et la stabilité d'un bioréacteur en opération. Deux bioréacteurs psychrophiles sont opérés en mode semi-batch et alimentés de manière identique avec du lisier bovin. Un seul des deux bioréacteurs est opéré en micro-aérobie. Ce bioréacteur a présenté des concentrations en H[indice inférieur 2]S indétectables (<50 ppm), sauf les journées où le ratio volumique air/biogaz était entre 0 et 0,056. Des concentrations variant entre 0 et 3500 ppm étaient mesurées dans l'effluent gazeux du bioréacteur sans injection d'air. Le bioréacteur en micro-aérobie a présenté un rendement spécifique en méthane 6,5% plus faible que le bioréacteur témoin, mais cet écart a diminué jusqu'à 0,87% pour les 4 derniers cycles de l'expérience durant lesquels le débit d'air a été réduit et maintenu à 4 ml/min.

Actuellement, il y a une demande en gaz de synthèse ayant une très faible concentration en sulfure d’hydrogène (H[indice inférieur 2]S), pour diverses applications telles que les piles à combustible ou des procédés de synthèse chimique. Les procédés de désulfuration existants ne sont pas toujours adaptés ou ne permettent pas d’obtenir les seuils de concentrations désirés, de l’ordre du ppm ou même du ppb. L'adsorption est une méthode versatile et permettant de faire une purification profonde, ce qui en fait un choix approprié pour la désulfuration. Toutefois des adsorbants durables et permettant d'atteindre les concentrations nécessaires doivent être développés et optimisés. L'objectif principal de cette recherche était développer un adsorbant permettant d'obtenir une concentration en H[indice inférieur 2]S suffisamment faible pour un gaz alimentant des piles à combustible, avec des adsorbants pouvant être régénérés et ayant une capacité acceptable. Des nanofilaments ont donc été produits (par un procédé breveté de reformage sec à l’éthanol) et ensuite fonctionnalisés avec un métal adsorbant. Cet ajout de métal a été effectué par une méthodologie en deux étapes, soit un traitement à l’acide nitrique suivi d’une imprégnation humide avec des nitrates. Le métal utilisé a principalement été le fer, et un mélange fer-zinc a aussi été testé. Différentes conditions de traitement à l’acide (température ambiante et sous reflux) et quantités de métal ont été utilisées (20% et 40% massique). Les adsorbants préparés ont été testés pour la désulfuration d’un gaz composé d’He avec 500 ppm de H[indice inférieur 2]S, afin de déterminer la concentration minimale pouvant être atteinte à la sortie et la capacité d’adsorption, à 100 °C et 300 °C. Ils ont été caractérisés au niveau morphologique et de la composition par différentes techniques, notamment par microscopie électronique, spectroscopie de structure près du front d'absorption de rayons X et spectroscopie de photoélectrons. L’objectif des études de désulfuration et de la caractérisation était de bien définir l’adsorbant et d’étudier les phénomènes d’adsorption. La caractérisation a permis de déterminer que le fer est sous la forme oxydée et distribué en particules imbriquées dans les nanofilaments ainsi que sur leur surface. Les conditions du traitement à l’acide influencent la distribution de ces deux types de particules, mais il n’y a pas d’effet sur la capacité d’adsorption. Les résultats ont montré que l’adsorbant développé permet de diminuer sous 1.5 ppm la concentration de H[indice inférieur 2]S dans le gaz alimenté, que le procédé n’est pas contrôlé par la diffusion et que cette désulfuration se fait par deux phénomènes en parallèle : l’oxydation du H[indice inférieur 2]S suivie de l’adsorption sur soufre sur les nanofilaments de carbone et la sulfuration des oxydes de fer. Le carbone et le fer ont donc chacun des doubles rôles. Pour le carbone, il s’agit de la dispersion des particules de fer et de l’adsorption (phénomène chimique) du soufre tandis que pour le fer, il s’agit de la catalyse de l’oxydation du H[indice inférieur 2]S (pour l’adsorption par le carbone) et de la formation de sulfure de fer.

Le sulfure de zinc obtenu par précipitation homogène présente une grande importance dans l'industrie des matériaux à propriétés optiques et électroniques, laquelle souhaiterait maîtriser son procédé de fabrication. Le sulfure de zinc correspondant, qui est sous forme agglomérée, a été choisi pour sa morphologie structurée : chaque agglomérat présente quatre échelles quant à la taille des particules le constituant. Il est préparé via la décomposition thermique de la thioacétamide dans une solution acide contenant le sulfate de zinc.<br />La précipitation est effectuée dans un réacteur fermé et parfaitement agité. Le but de cette étude est de présenter une méthodologie originale pour suivre en continu les concentrations en ions et les caractéristiques du solide formé : la production et la disparition des ions sulfure libérés par la thioacétamide, la consommation des ions zinc, l'évolution de la sursaturation relative au produit précipité ZnS. et les caractéristiques morphologiques des particules de ZnS. Les capteurs utilisés sont des électrodes spécifiques, des cellules conductimétriques et une sonde turbidimétrique. D'autres méthodes d'analyses, telles que la microscopie électronique, la granulométrie et la diffraction des RX, complètent cette étude expérimentale.<br />La morphologie des grains de sulfure de zinc dépend des conditions opératoires : vitesse d'agitation, concentrations initiales en réactifs, pH et température. Le pH est le paramètre qui conduit à la plus grande variabilité morphologique. Nous présentons donc les résultats expérimentaux et l'interprétation correspondante issus de la précipitation de ZnS réalisée à différents pH.

Ce travail présente une étude de procédé de traitement des siloxanes et de l'H2S appliqué à la purification des biogaz. Une approche bibliographique montre l'intérêt de développer de nouveaux procédés de traitement à faible coût pouvant s'intégrer facilement dans une filière complète de purification des biogaz. Une partie de l'étude est consacrée aux possibilités de traitement par transfert gaz-liquide dans des huiles. Cette technique est comparée à un procédé plus classique de traitement par adsorption sur charbon actif. Les résultats ont montré que ces 2 techniques étaient complémentaires, l'absorption dans une huile utilisée pour le traitement de fortes concentrations et l'adsorption sur charbon actif en traitement definition. Une autre partie de l'étude a été consacrée au traitement de l'H2S. Les niveaux d'abattement requis étant de plus en plus bas, l'approche choisie est celle d'un traitement definition en complément des traitements principaux classiques. Le procédé étudié est celui d'un système par physi-adsorption sur charbon actif en tissu pre-humidifié. Celui-ci est régénéré in situ par chauffage électrique direct et mise en dépression du réacteur. L'étude des conditions opératoires a permis d'établir des paramètres de régénération et des conditions de traitement permettant de réaliser des cycles pérenne. L'intérêt réside ici dans les conditions douces de température et de pression utilisées pour la régénération.

La propriété Lac Scott est située à environ 20 kilomètres à l'ouest de la ville de Chibougamau, dans la sous-Province de l'Abitibi. Elle est sur le flanc nord de l'anticlinal de Chibougamau et comprend les roches volcaniques directement au nord du pluton de Chibougamau. Elle est composée d'un assemblage de roches volcaniques et intrusives. La rhyolite de la Formation de Waconichi est l'hôte des quatre lentilles de sulfures massifs volcanogènes de la propriété: la lentille Selco-Scott, la lentille 800, la lentille centrale et la lentille ouest. Elles sont réparties sur deux horizons. Les lentilles Selco-Scott, 800 et ouest sont sur l'horizon Selco tandis que la lentille centrale est située sur l'horizon Nord. L'étude pétrographique de la minéralisation a permis de déterminer la distribution minéralogique à travers les différents amas minéralisés. La principale différence entre les lentilles est le pourcentage des différents minéraux. La pyrite est le minéral dominant dans toutes les lentilles. La sphalérite est le minéral économique le plus abondant, se situant entre 10 à 15%. La chalcopyrite est stable à travers les différents amas et représente environ de 5 à 10% des sulfures. Deux minéraux présentent de grandes variations de pourcentage, la magnétite et la pyrrhotite. En effet, leur distribution est variable passant de 2 à 10% pour la magnétite et de 1 à 25% pour la pyrrhotite. Les lentilles ouest et centrale sont celles qui contiennent le plus de pyrrhotite et de zones de stockwerk et les lentilles 800 et centrale sont celles qui contiennent le plus de magnétite. L'analyse des compositions des sphalérites a démontré que les lentilles centrale et ouest possèdent des sphalérites de plus haute température. La combinaison de la distribution minéralogique, du type de minéralisation et des compositions des sphalérites a permis de définir un gradient thermique des fluides dont la température augmente vers l'ouest. Les isotopes de soufre sont typiques des sulfures massifs volcanogènes archéens et ont permis de déterminer la température de formation des sulfures qui est en moyenne 275°C. La profondeur d'eau de 600 mètres de formation des amas sulfurés a pu être définie à partir de cette température d'ébullition. Le pluton de Chibougamau a eu une influence assez restreinte sur les amas minéralisés. Il a modifié leurs textures, mais il n'a pas modifié les compositions des sphalérites ni altéré les isotopes de soufre des sulfures. Le pluton a peu d'effets sur les minéralisations, il semble en équilibre chimique avec son environnement. Le métamorphisme régional a affecté les roches volcaniques de la propriété en les métamorphisant au faciès des schistes verts, mais aucun indice ne nous permet de croire qu'il a perturbé l'évolution des lentilles. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Sulfures massifs volcanogènes, Métamorphisme, Intrusion, Abitibi, Chibougamau.

Thèse de doctorat : Génie des Procédés et des Produits : INPL : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2007. / Titre de l'écran-titre (visionné le 18 sept. 2007). Bibliogr.