Les carbones activés, de par leur nanotexture développée, sont performants pour l’élimination de micropolluants organiques à l’état de traces. Ils trouvent une place prépondérante au sein des usines de traitement pour la dépollution de l’eau. Néanmoins, l’adsorption de ces composés, conduit à la saturation du matériau selon un processus d’adsorption irréversible. Un procédé électrochimique capable d’opérer à la régénération in situ des adsorbants carbonés chargés en polluants est proposé. L’applicabilité du procédé a été évaluée sur une grande diversité de micropolluants rencontrés dans les effluents traités. Ces molécules s’adsorbent préférentiellement au niveau des ultramicropores via des interactions dispersives de type π-π. La régénération électrochimique de l’adsorbant s’effectue grâce à l’application d’une polarisation, qui génère une interface chargée et induit un champ électrostatique entre les deux électrodes. La décomposition de l’électrolyte, confiné dans les pores, engendre des effets de pH localisés, responsables de la dissociation de la molécule adsorbée. La désorption sous polarisation fait intervenir des répulsions électrostatiques entre la surface chargée du matériau carboné et le polluant dissocié. Ce procédé de régénération, applicable à de nombreux micropolluants, montre des efficacités différentes selon de la nature du polluant adsorbé. La désorption est favorisée pour des polluants de petite taille, facilement ionisables et solubles ; des efficacités de régénération élevées (jusqu’à 80 %) à partir du quatrième cycle sont reportées. Une partie des polluants est piégée irréversiblement soit parce qu’ils sont bloqués dans les ultramicropores, soit parce qu’ils s’adsorbent au niveau de sites énergétiques ou via des interactions plus spécifiques. L’obstruction cumulative de la porosité par un adsorbat volumineux par exemple, engendre une diminution des efficacités de régénération avec la répétition des cycles. / Due to their developed porosity, the activated carbons are efficient for the removal of organic micropollutants at trace concentration. They find an important place in wastewater treatment for water decontamination. Nevertheless, the adsorption of these compounds leads to the adsorbent saturation and therefore makes the process irreversible. We have developed an electrochemical process which is able to operate to the in situ adsorbent regeneration. The process applicability was assessed on a wide range of micropollutants, found in the treated effluents. These molecules are adsorbed in the ultramicropores through π-π interactions. The electrochemical regeneration of the loaded adsorbent is performed by applying a polarization, which generates an electrically charged carbon surface and induced an electrostatic field between the two electrodes. The electrochemical decomposition of the electrolyte inside the porosity, leads to local pH effects which are responsible of the dissociation of the adsorbed molecule. The desorption under polarization implies electrostatic repulsions between the polarized carbon surface and the dissociated pollutant. This regeneration process can be broadened to numerous micropollutants and shows an efficiency which depends on the adsorbat nature. We have shown that the desorption of small pollutants which are easily ionisable and soluble is promoted. High desorption levels until 80 % after four desorption cycle are indeed reported. A part of the adsorbed molecules is trapped irreversibly either because they are blocked in the ultramicropores or due to the micropollutant adsorption at high energy sites and/or through specific strong interactions. For example, the porosity obstruction caused by a voluminous molecule leads to the decrease of the regeneration efficiency along the cycles repetition.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2015ORLE2020 |
| Date | 03 July 2015 |
| Creators | Gineys, Mickael |
| Contributors | Orléans, Béguin, François |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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