REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université des Sciences et de la Technologie Houari Boumediene U.S.T.H.B Application des procédés d’oxydation avancés dans le développement durable Présentée par : Mm: BOUCHAABA H.

Plan d’exposée: -Introduction générale : - Principaux procédés classiques de traitement des eaux contaminées - Les procédés d’oxydation avancés -Les principaux avantages et inconvénients des POA. -conclusion générale.

Introduction générale La pollution est devenue un challenge, voire même une préoccupation majeure à l’échelle planétaire. Plusieurs facteurs concernant à faire de la protection de l’environnement un sujet fondamental pour la vie de l’être humain et la préservation de la nature.

La planète Les réserve aquatiques terrestres 14 x m 3 39 x m 3 97,2% les mères les océans les océans97,2% les mères les océans les océans2,8% eau douce 2,8% Lacs, glaciers,les rivières, les réserves souterraines, l’atmosphère 4 Introduction générale

L’eauL’eau Sources de la pollution Domestiques, Industriels,Agricoles Centrales thermiques et nucléaires Domestiques, Industriels,Agricoles Centrales thermiques et nucléaires Nature des polluant OrganiquesOrganiques inorganiquesinorganiques 5 Introduction générale

Méthodes de dépollutions BiologiqueBiologiquechimiquechimique PhysiquePhysique Les procédés d’épuration Adsorption sur charbon actif Filtration membranaire Procédé d’oxydation classique ozonation La chloration. Les méthodes de récupération Clarification(coagulation, floculation, décantation). Précipitation( agent chimique) 6

Principaux avantages et inconvénients des méthodes classiques de traitements :

-plus efficaces. -L’activation catalytique et/ou photochimique. -oxydation totale et une minéralisation complète des polluants organiques. Développement d’autres procédés d’oxydation

Les procédés d’oxydations avances: Ces procédés reposent sur la production efficace d’espèces oxydantes hautement réactives, principalement les radicaux hydroxyle HO, à température et pression ambiantes Le radical hydroxyle présente de nombreux avantages par rapport aux autres oxydants puissants susceptibles d'être appliqués à la dépollution des eaux (Tableau 1)

Tableau 2: Potentiel d'oxydo-réduction (E°) d'agents oxydants en milieu acide pH=0(T=25°C). Les procédés d’oxydations avances:

Les procédés d’oxydations avances: on distinguent O2 types de POA.

Les principaux POA non photochimiques: Les POA en phase homogène -la peroxonation (O3 /H2O2 ) : O3 + H2O2 HO + HO2 + O2 -la peroxonation (O3 /H2O2 ) : O3 + H2O2 HO + HO2 + O2 -la réaction de Fenton : -Fe 2++ H2O2 Fe3+ + HO + HO- -la réaction de Fenton : -Fe 2++ H2O2 Fe3+ + HO + HO- Les POA de nature physique -la sonochimie : H2O + ultrasons (20 – kHz) HO + H -la sonochimie : H2O + ultrasons (20 – kHz) HO + H -la radiolyse :(rayon-y). -H2O H2O* H + OH. -la radiolyse :(rayon-y). -H2O H2O* H + OH. Les POA électrochimique - électro-fenton. -oxydation anodique de l’eau. Les POA électrochimique - électro-fenton. -oxydation anodique de l’eau.

Les principaux POA photochimiques: -la photolyse de H2O2 (UV/H2O2): -la photolyse de l’ozone (O3/UV): - la photo-peroxonation (O3 / H2O2 / UV): - l’irradiation à 254 nm permet à la fois la photolyse de H2O2 et de l’ozone - H2O2 et la lumière UV sont utilisés pour activer l’ozone dans des eaux à pH neutre - la photolyse UV-V de l’eau (H2O/UV):

t+t+ t+t+ e-e- e-e- e-e- e-e- e-e- e-e- BV BC Eg Oxydation Réduction SO 3 2- SO 4 2- M 2+ M 14 -la photocatalyse hétérogène:

la réaction de photo-Fenton : L’irradiation dans ce système permet une augmentation de la vitesse des réactions et des taux de minéralisation par rapport à la réaction de Fenton. Ceci est dû à un recyclage du Fe(II) et à une production de radicaux plus efficace grâce à la photo-réduction du Fe(III). la sonophotocatalyse : est un exemple de POA qui implique la combinaison de plusieurs procédés. Dans ce cas, la photocatalyse et la sonochimie sont employées synergiquement dans le but d’accélérer la formation des radicaux hydroxyle.

Mécanisme d’oxydation par le radical hydroxyle - Les réactions du radical HO avec les composés organiques se font selon trois mécanismes principaux. - par arrachement d’un atome d’hydrogène des liaisons C-H, N-H ou O-H: - par addition électrophile sur des liaisons ou des cycles aromatiques: - par transfert d’électron, cas dans lequel HO est l'accepteur d’électron :

- Dans le cas des anions organiques comme les carboxylates, cette réaction conduit à la formation du radical RCOO qui subit une décarboxylation:

Les radicaux hydroperoxyle (HO2) et superoxyde: - Les radicaux hydroperoxyle HO2 et superoxyde O2- constituent un couple acido-basique,Ils sont formés, entre autres, lors de la décomposition de l’ozone dans l’eau, de la réduction électrochimique du dioxygène (électro-Fenton) ou encore par réaction de HO avec H2O2.

- A l’instar des radicaux peroxyle, les radicaux hydroperoxyle et superoxyde sont beaucoup moins réactifs vis-à-vis des composés organiques que le radical HO. L’ion superoxyde n’est pas un bon oxydant en raison de leur l’instabilité dans les milieu réactionnels.

Les principaux avantages et inconvénients des POA. Avantagesinconvénients  - production des radicaux réactifs très efficaces pour a dégradation complètes des polluants organiques.  - pas ou peu de produits chimiques utilisés.  - minéralisation des polluants.  -pas de production de boues. Dégradation rapide.  - Problèmes économiques.  - Contraintes techniques.  - Non adapté au traitement de grands volumes.

Conclusion générale:  Les POA constituent une alternative prometteuse dans le domaine du traitement des eaux contaminées. Ils détruisent complètement les polluants présents en solution, ils possèdent un grand pouvoir oxydant grâce à une espèce fortement oxydante et extrêmement réactive,  Les radicaux hydroxyles HO peuvent être générés par le biais de l’ozonation, la photochimie, les ultrasons, l’électrochimie …ext  Ces procédés constituent un outil simple, efficace et intéressant sur le plan économiques et écologique pour éliminer les polluants organiques et inorganiques dans les eaux usées agricole, industrielle et / ou naturelle.

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