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RÉSUMÉ
Les techniques d'oxydoréduction interviennent dans la quasi-totalité des domaines du traitement des eaux, qu'il s'agisse de la préparation d'eaux de consommation ou industrielles, ou de l'épuration des effluents urbains ou industriels. Les oxydants utilisés sont nombreux. Cet article débute par la présentation de l’ozone, le plus puissant d’entre eux, ainsi que d’autres oxydants moins traditionnels, comme le permanganate de potassium et le brome. Sont exposés ensuite les procédés d’oxydation dite « avancée », qui permettent d’atteindre des rendements d’oxydation poussés pour les polluants difficiles à oxyder.
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Oxidation-reduction techniques are used in almost every field of water treatment, from drinking water preparation to water for industrial use or the purification of urban and industrial effluents. A large number of oxidants are used. This article starts by presenting the ozone, the most powerful of them, as well as other less traditional oxidants, such as potassium permanganate and bromine. Following, so-called "advanced" oxidation processes are dealt with which allow for achieving a high oxidation yield for pollutants that are difficult to oxidize.
Auteur(s)
-
Sylvie BAIG : Ingénieur chimiste ENSIACET - Docteur en sciences des agroressources de l'INP Toulouse - Responsable scientifique innovation à la société Degrémont - Présidente de l'Association internationale de l'ozone (IOA)
-
Pierre MOUCHET : Ingénieur agronome INA Paris – GREF - Ancien directeur à la société Degrémont
INTRODUCTION
Les phénomènes d'oxydo-réduction interviennent dans tous les domaines des technologies de traitement des eaux. Leurs principes généraux ont été exposés dans un premier article (Oxydation et réduction appliquées au traitement de l'eau – Principes généraux). Un second article (Oxydation et réduction appliquées au traitement de l'eau – Oxygène, chlore et dérivés) a été consacré aux oxydants les plus traditionnels.
Dans le présent article, sont examinés :
-
les autres oxydants (dont l'ozone) ;
-
les procédés d'oxydation dite « avancée », associant l'ozone et/ou le peroxyde d'hydrogène et/ou les rayons UV et/ou des catalyseurs... ;
-
les réducteurs, d'usage courant mais plus restreint que les oxydants.
Les principales applications et modalités de mise en œuvre de l'oxydo-réduction dans les technologies de l'eau seront enfin développées dans un dernier article en liaison avec les articles du traité Environnement :
-
Traitement des eaux avant utilisation. Substances dissoutes [G 1 171] ;
-
Traitement des eaux avant utilisation. Filière et applications [G 1 172] ;
-
Traitements physico-chimiques de la pollution soluble [G 1 271] ;
-
Traitements tertiaires des effluents industriels [G 1 310] ;
-
Lutte contre la pollution des eaux. Finitions à haute performance [G 1 330].
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Principaux réducteurs3. Procédés d'oxydation avancée
Les procédés d'oxydation avancée (Advanced Oxidation Processes ) ont été définis par Glaze, dès 1987, comme les procédés de traitement d'eau fonctionnant à température et pression proches des conditions ambiantes et qui impliquent la production d'un oxydant secondaire plus puissant à partir d'un oxydant primaire . Ils ont pour objectif d'obtenir des rendements d'oxydation poussés pour les polluants difficiles à oxyder même en utilisant l'ozone, qui est le réactif possédant le potentiel d'oxydo-réduction le plus élevé parmi les oxydants traditionnellement utilisés en traitement de l'eau.
Les procédés d'oxydation avancée envisagés sont nombreux. De façon générale, ils mettent en œuvre une activation chimique, photochimique, catalytique pour activer l'ozone, le peroxyde d'hydrogène, l'oxygène et induire la formation de radicaux hydroxyles. Les principaux systèmes sont présentés à la figure 18.
D'autres systèmes ont fait ou font l'objet de développement. Ils sont basés sur l'électrolyse de l'eau, la sonolyse, la décharge plasma et le bombardement électronique.
Par réaction avec la plupart des substrats organiques, le radical hydroxyle initie une chaîne de réactions radicalaires capables d'oxyder la plupart des polluants organiques jusqu'à leur minéralisation complète (CO2 , H2O). Les réactions du radical hydroxyle se produisent avec une vitesse au moins un million de fois plus élevée que celle de l'ozone (voir § 1.3...
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Procédés d'oxydation avancée
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PASCAL (P.) - Nouveau traité de chimie minérale. - Paris XIII, p. 243-312 (1960).
-
(2) - NEBEL (C.) - Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. - Interscience Publisher, vol. 16, London, p. 683-713 (1981).
-
(3) - PERRY (R.H.), CHILTON (C.H.) - Chemical Engineer's handbook. - 5e édition, McGraw-Hill, ISBN 0-07-049478-9, p. 3.96 (1973).
-
(4) - MANLEY (T.C.), NIEGOWSKI (S.J.) - Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology. - Interscience Publisher, vol. 14, London, p. 410-432 (1967).
-
(5) - BAILEY (P.S.) - Ozonation in organic chemistry : Olefinic compounds. - Academic Press, vol. I, New York (1978).
-
(6) - BAILEY (P.S.) - Ozonation in organic chemistry : Nonolefinic compounds. - Academic Press, vol. II, New York (1982).
- ...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
International Chemical Safety Cards. IPCS http://www.cdc.gov/niosh/ipcs/icstart.html.
Ozone ; Science and Engineering Journal http://www.tandf.c.o.uk/journals/titles/01919512.asp
International Ultra-Violet Association http://www.iuva.org
International Ozone Association, European African Asian Australasian Group http://www.ioa-ea3g.org
http://www.degremont-technologies.com
HAUT DE PAGE2.1 Principaux producteurs de réactifs (O2 , Cl2 , chlorite, hypochlorite...)
• France :
Air Liquide http://www.france.airliquide.com/fr
Albemarle (PPG Industries) http://www.albemarle.com
Arkema...
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