1 traitements des eaux usées industrielles plasma decrey loïcepfl, 2008
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Traitements des eaux usées industrielles
Plasma
Decrey Loïc EPFL, 2008
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Introduction Fonctionnement Applications Conclusion
Contexte Méthode AOP (advanced oxidation processes)» Production de radicaux, UV, ozone.
Procédés relativement récent.
N'est pas utilisé tel quel mais différents phénomènes dus à sa production permettent des réactions qui amène à un traitement.
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Introduction Fonctionnement Applications Conclusion
Définition
Plasma (définition générale) :
Il s'agit d'une masse de gaz de très forte densité, dont la température atteint des millions de degrés, et totalement ionisée, c'est-à-dire composée exclusivement d'ions et d'électrons qui intéragissent constamment entre eux sans jamais pouvoir former un atome ou une molécule stable.
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Introduction Fonctionnement Applications Conclusion
Types de plasma
1. Plasma chaud: [Etoiles, plasma de fusion,...]T ions et électrons > 107 K
→ milieu complètement ionisé (équilibre thermodynamique).
2. Plasma thermique: [Arcs électriques, torches ind.,...]T ions, électrons et particules neutres ~ 104 K → milieu ionisé localement (équilibre thermique).
3. Plasma froid (non-thermal plasma): [Décharges électriques]T électrons ~ 104 K T particules neutres et ions ~ 300 – 103 K
→ milieu faiblement ionisé (taux ionisation ~ 10-6 – 10-2 par espèce neutre) .
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Introduction Fonctionnement Applications Conclusion
Production (plasma froid)
Application d'un champ électrique haut voltage (dizaine de kV)
Configuration des électrodes:
Décharge Corona
Décharge avec barrière diélectrique(DBD)
Décharge micro-onde, décharge de Glow.
Empêcher la formation d'arc électrique!!!
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Introduction Fonctionnement Applications Conclusion
Production (plasma froid)
Décharge Corona:
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Introduction Fonctionnement Applications Conclusion
Production (plasma froid)
Décharge Corona:
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Introduction Fonctionnement Applications Conclusion
Production (plasma froid)
Décharge Corona:
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Introduction Fonctionnement Applications Conclusion
Réactions induites Electrons à hautes énergies:
Dans un gaz (air, oxygène) → Formation de O3
Dans l'eau → Formation de radicaux OH•, H• et molécules H2O
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Rayonnement UV:
Photolyse directe.
Photocatalyse (avec TiO2 par exemple)
Effet combiné avec l'ozone ou le péroxyde d'hydrogène (H2O
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Introduction Fonctionnement Applications Conclusion
Essais laboratoire (1)
Types de décharge: corona
Milieu: eau
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Introduction Fonctionnement Applications Conclusion
Essais laboratoire (1)
Milieu: eau
→ Réactions chimiques induites:
Réactions avec la solution
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Introduction Fonctionnement Applications Conclusion
Essais laboratoire (2)
Types de décharge: DBD
Milieu: gaz
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Introduction Fonctionnement Applications Conclusion
Essais laboratoire (2)
→ Réactions induites:
1) Production d'ozone:*
*
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Introduction Fonctionnement Applications Conclusion
Essais laboratoire (2)
→ Réactions induites:
2) Photocatalyse avec TiO2 et possibilité d'ajouter H
2O
2:
Photocatalyse
Photolyse Ajout de H2O
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Introduction Fonctionnement Applications Conclusion
Essais laboratoire (3)
Types de décharge: DBD
Milieu: gaz - eau
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Introduction Fonctionnement Applications Conclusion
Domaines d'utilisation Epurations des gaz
Traitement des surfaces (industries métallifères)
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Introduction Fonctionnement Applications Conclusion
Avantages/limites
Production d'espèces réactives in-situ. Combinaison de plusieurs effets oxydatifs (UV, radicaux, ozone).
Stade expérimental. Haut-voltage (forte demande en énergie).
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RéférencesLukes P., WATER TREATMENT BY PULSED STREAMER CORONA DISCHARGE, 2001, Prague.MOK Y.S.,Dielectric Barrier Discharge Plasma-Induced Photocatalysis and Ozonation for the Treatment of Wastewater, 2008, South Korea.M. M. Kuraica, APPLICATION OF COAXIAL DIELECTRIC BARRIER DISCHARGE FOR POTABLE AND WASTE WATER TREATMENT , 2004, Serbia and Montenegro.Sun Y., Application of Low Pressure Plasma Technology in the Field of Environmental Protection, 2000, China.