Les résultats du taux de conversion du COT obtenus en mode de traitement en post décharge sont similaires aux résultats obtenus en mode décharge directe comme le présente la figure IV-12 ci-dessous. 0 20 40 60 80 100
1-Heptanol Phénol PCBA
P our ce nt age ( % ) Polluants cibles Taux de conversion des polluants cibles Taux de conversion du COT
Figure IV-12 : Taux de conversion du COT des différents polluants obtenu
pour une DE= 3,08.105 J/Lliquide (mode PD)
En termes de pourcentage d’élimination du COT, le polluant le plus volatile est celui qui a le taux de conversion le plus élevé, suivi du phénol et du pCBA. Néanmoins, comparé à la
Figure IV-11a : Aspect visuel des
solutions du phenol obtenu après traitement (mode DD)
Figure IV-11b : Aspect visuel des solutions
du phenol obtenu après traitement (mode PD)
143 Thèse IYA-SOU Djakaou « Élimination de solutés organiques polluants d’effluents liquides par plasma non thermique :
comparaison des processus mis en jeu à l’interface liquide - plasma dans les procédés GLIDARC et DBD » valeur obtenue en mode décharge directe, le taux de conversion du COT du phénol en mode PD est 3 fois inférieur à celui obtenu en mode DD. Le résultat obtenu en mode DD (27%), met en évidence l’influence des espèces réactives à courte durée de vie : ces espèces permettraient soit une minéralisation partielle du polluant traité par oxydation en phase aqueuse, soit un transfert partiel du polluant de la phase liquide vers la phase gazeuse. Le ratio R calculé pour différent polluants traité en PD mode est illustré sur la figure IV-13.
0 20 40 60 80 100
1-Heptanol Phénol PCBA
Rapport « R» en %
Constante de Henry en mol m-3 Pa-1
Figure IV-13 : Rapport « R » des polluants cibles pour une DE = 3,08.105 J/L et leurs constantes de Henry en mol m-3 Pa-1 (mode DD)
Cette figure montre que le ratio « R » du 1-Heptanol avoisine les 100%. En mode DD comme en mode PD, le stripping du 1-Heptanol pourrait donc expliquer l’élimination de ce polluant. Dans le cas du Phénol et du pCBA, les valeurs du ratio « R » sont faibles. L’oxydation du
pCBA et du Phénol dans ce mode de traitement a donc lieu essentiellement en solution.
Il convient de conclure pour cette première partie consacrée à la performance d’élimination des polluants cibles que le mécanisme prévisionnel d’élimination de ces polluants diffère d’un polluant à l’autre :
- Pour le cas du 1-Heptanol en mode DD ou en mode PD, les résultats du ratio « R », avoisinant les 100 % calculés, il est possible d’affirmer que l’élimination de ce polluant est due à son transfert de la phase liquide vers la phase gazeuse. Pour mieux comprendre quels sont les paramètres influençant ce transfert, les résultats obtenus en stripping simple et en
144 Thèse IYA-SOU Djakaou « Élimination de solutés organiques polluants d’effluents liquides par plasma non thermique :
comparaison des processus mis en jeu à l’interface liquide - plasma dans les procédés GLIDARC et DBD » stripping + décharge dans les deux modes de traitements utilisés ont été comparés (figure IV-14). 0 20 40 60 80 100 mode DD mode PD T aux d e conv er si on (% )
Stripping du 1-Heptanol en présence de la décharge
Stripping du 1-Heptanol sans décharge
Figure IV-14 : Comparaison du stripping du 1-Heptanol avec décharge et sans décharge dans les
deux modes de traitement utilisés (DE=3,08.105 J/Lliquide)
Cette figure nous montre tout d’abord que les résultats sur le stripping simple dans les deux modes de traitement différent l’un de l’autre. Le 1-Heptanol se strippe mieux en mode post décharge qu’en mode décharge directe, cette différence observée est une preuve supplémentaire du meilleur transfert de matière dans le mode PD que dans le mode DD. Cette figure nous montre également qu’en mode PD, le taux de conversion du polluant est le même pour le stripping simple et pour le stripping en présence de la décharge. Ces résultats indiquent que les espèces à longue durée de vie en phase gazeuse n’influencent pas le mécanisme de transfert liquide/gaz. En revanche, en mode DD les résultats sont différents, le taux de conversion obtenu pour un stripping avec décharge est le double du celui obtenu avec un stripping simple. Au vu de ces résultats, le mécanisme suivant peut être proposé en mode DD : la présence d’une réaction en phase gazeuse avec les espèces à courte durée de vie (comme le OH° et le O°) de la décharge accélère le transfert du 1-Heptanol de la phase liquide vers la phase gazeuse. Les valeurs élevées des constantes cinétiques à 298 K des réactions en phase gazeuse entre les espèces OH° et O° d’une part, et un composé de la même famille que le 1-Heptanol, le Butanol d’autre part, (5.1×109 L.mol-1.s-1 pour le OH° [19] et
145 Thèse IYA-SOU Djakaou « Élimination de solutés organiques polluants d’effluents liquides par plasma non thermique :
comparaison des processus mis en jeu à l’interface liquide - plasma dans les procédés GLIDARC et DBD » 7.3×107 L.mol-1.s-1 pour le O° [20]) sont en accord avec cette hypothèse. Le mécanisme d'élimination de 1-Heptanol peut être qualifié donc de « désorption réactive».
- Dans le cas du phénol, le taux de conversion dans les deux modes de traitement étant le même, les espèces réactives à longue durée de vie comme l’ozone et les NOx pourraient être en majeure partie responsables de son élimination. La couleur jaune des solutions de phénol après traitement et les analyses GC-MS sur ces solutions nous indique par ailleurs la réactivité accrue des espèces azotées avec le phénol.
Par contre, les résultats du rapport « R » dans les deux modes de traitement ne sont pas identiques : la valeur obtenue en mode décharge directe (27%) est supérieure à la valeur obtenue en mode post décharge (8%). En mode PD, l’élimination du phénol se déroule en solution en présence des espèces à longue durée de vie. Par contre en mode DD, vu ce qui précède, une partie du phénol pourrait subir une désorption réactive et/ou être oxydé en solution par des espèces à courte durées de vie.
- Dans le cas du pCBA, le rapport R étant très faible dans les deux modes de traitement utilisés, l’oxydation du pCBA a lieu exclusivement en solution. D’autre part, la comparaison entre les deux modes de traitement montre que le taux de conversion est bien meilleur en mode DD (%) qu’en mode PD (%), indiquant le rôle crucial des espèces réactives à courte durée de vie dans l’oxydation du pCBA.
IV.1.3.3. Étude de l’absorption des espèces à longue durée de vie (O3 et NOx en présence des polluants cibles en solution
Les espèces réactives à longue durée de vie et à courte durée de vie peuvent réagir soit directement avec les molécules polluantes, soit en se dissociant pour former d’autres espèces réactives. Par exemple, le H2O2 peut se dissocier en présence des radiations UV pour former le radical OH°. Pour comprendre le rôle des espèces actives dans l’élimination des différents polluants organique utilisés, nous avons étudié l’influence de la présence des réactions sur le transfert des espèces de la phase gazeuse vers la phase liquide. Les mesures des espèces dans le gaz en sortie du réacteur ont été réalisées dans un premier temps en présence d’eau distillée dans le réacteur et dans un second temps en substituant l’eau distillée par des solutions
146 Thèse IYA-SOU Djakaou « Élimination de solutés organiques polluants d’effluents liquides par plasma non thermique :
comparaison des processus mis en jeu à l’interface liquide - plasma dans les procédés GLIDARC et DBD » contenant les différents polluants utilisés (présence d’une éventuelle réaction en phase liquide dû à la présence du polluant). Nous présentons ici les résultats concernant l’influence de la présence du polluant en phase liquide sur le transfert des espèces gazeuses à longue durée de vie (NOx et O3). Les résultats obtenus sont regroupés suivant le mode de traitement et la nature des espèces mesurées (NOx et O3).