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1 Traitements des eaux usées industrielles Plasma Decrey LoïcEPFL, 2008.

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1 1 Traitements des eaux usées industrielles Plasma Decrey LoïcEPFL, 2008

2 2 Introduction FonctionnementApplicationsConclusion 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.

3 3 Introduction FonctionnementApplicationsConclusion 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.

4 4 Introduction FonctionnementApplicationsConclusion Types de plasma 1. Plasma chaud: [Etoiles, plasma de fusion,...] T ions et électrons > 10 7 K milieu complètement ionisé (équilibre thermodynamique). 2. Plasma thermique: [Arcs électriques, torches ind.,...] T ions, électrons et particules neutres ~ 10 4 K milieu ionisé localement (équilibre thermique). 3. Plasma froid (non-thermal plasma) : [Décharges électriques] T électrons ~ 10 4 K T particules neutres et ions ~ 300 – 10 3 K milieu faiblement ionisé (taux ionisation ~ – par espèce neutre).

5 5 Introduction Fonctionnement ApplicationsConclusion 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!!!

6 6 Introduction Fonctionnement ApplicationsConclusion Production (plasma froid) Décharge Corona:

7 7 Introduction Fonctionnement ApplicationsConclusion Production (plasma froid) Décharge Corona:

8 8 Introduction Fonctionnement ApplicationsConclusion Production (plasma froid) Décharge Corona:

9 9 Introduction Fonctionnement ApplicationsConclusion Réactions induites Electrons à hautes énergies: Dans un gaz (air, oxygène) Formation de O 3 Dans l'eau Formation de radicaux OH, H et molécules H 2 O 2 Rayonnement UV: Photolyse directe. Photocatalyse (avec TiO 2 par exemple) Effet combiné avec l'ozone ou le péroxyde d'hydrogène ( H 2 O 2 )

10 10 Introduction Fonctionnement ApplicationsConclusion Essais laboratoire (1) Types de décharge: corona Milieu: eau

11 11 Introduction Fonctionnement ApplicationsConclusion Essais laboratoire (1) Milieu: eau Réactions chimiques induites: Réactions avec la solution

12 12 Introduction Fonctionnement ApplicationsConclusion Essais laboratoire (2) Types de décharge: DBD Milieu: gaz

13 13 Introduction Fonctionnement ApplicationsConclusion Essais laboratoire (2) Réactions induites: 1) Production d'ozone: * *

14 14 Introduction Fonctionnement ApplicationsConclusion Essais laboratoire (2) Réactions induites: 2) Photocatalyse avec TiO 2 et possibilité d'ajouter H 2 O 2 : Photocatalyse Photolyse Ajout de H 2 O 2

15 15 Introduction Fonctionnement ApplicationsConclusion Essais laboratoire (3) Types de décharge: DBD Milieu: gaz - eau

16 16 Introduction Fonctionnement Applications Conclusion Domaines d'utilisation Epurations des gaz Traitement des surfaces (industries métallifères)

17 17 Introduction FonctionnementApplications 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).

18 18 Références Lukes 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.


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