Dépollution d’eaux chargées en composés lipidiques par Oxydation Voie Humide Catalysée : activités et caractérisations des catalyseurs à base de métaux nobles supportés

Treatment of lipids containing water by Catalytic Wet Air Oxidation : activities and characterizations of noble metal catalysts

• Auteur / Autrice : Benoist Renard
• Direction : Jacques Barbier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique, minérale, industrielle
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie chimique, biologique et géologique (Poitiers2000-2008)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées

Mots clés

Mots clés contrôlés

Eaux usées -- Épuration

Sous-produits

Oxydation

Acides gras

Résumé

Ce travail porte sur la technique d’Oxydation Voie Humide Catalysée appliquée au traitement d’eaux chargées en composés lipidiques. Les catalyseurs étudiés sont à base de métaux nobles (Pt, Pd, Rh, Ru, Ir) supportés sur divers oxydes (CeO2, TiO2, ZrO2, Al2O3) et préparés par la méthode d’imprégnation humide et évaporation à sec. Ils sont caractérisés par Diffraction de Rayons X, mesure de la surface spécifique (BET), Microscopie Electronique à Transmission et mesure de la dispersion métallique par chimisorption d���hydrogène. Les travaux sont réalisés sur trois molécules représentatives : le glycérol, l’acide stéarique et l’acide oléique. L’activité catalytique est testée en réacteur fermé sous 0 à 20 bar d’O2 et pour des températures de 140 à 230°C. L’efficacité des catalyseurs est déterminée par des mesures du CO2 formé, du Carbone Organique Total et la Demande Chimique en Oxygène. Le catalyseur Pt/CeO2 est très actif pour la minéralisation totale des trois composés modèles. Dans le cas des acides gras, caractérisés par leurs insolubilités dans l’eau, la nature du métal déposé sur cérine à une influence primordiale sur le processus d’oxydation. Ainsi, le Pt/CeO2 permet une décarboxylation récurrente alors que le Ru/CeO2 n’a quasiment aucune activité directe sur ces composés. Le Ru/CeO2 permet d’améliorer les vitesses d’oxydation totale des composés organiques solubles formés par la dégradation en milieu homogène des acides gras. Enfin, les catalyseurs sont stables après une réaction et conservent leurs activités lors d'un second test catalytique.

This work is devoted to the Catalytic Wet Air Oxidation process applied to the treatment of lipids containing water. Noble metal Catalysts (Pt, Pd, Rh, Ru, Ir) supported on various oxides (CeO2, TiO2, ZrO2, Al2O3) are prepared by wet impregnation and dry evaporation. They are characterized by X Ray Diffraction, specific area analysis (BET), Transmission Electronic Microscopy and hydrogen chemisorption analysis. Studies are performed on three representative molecules: the glycerol, the stearic acid and the oleic acid. Catalytic activity is checked on a batch reactor under 0-20 bar of oxygen and at temperature ranging between 140 and 230°C. Catalytic efficiency is determined by CO2 production, Total Organic Carbon and Chemical Oxygen Demand. The Pt/CeO2 catalyst is very active for the total mineralization of these three model compounds. In the case of fatty acids, characterized by their insolubilities in water, the type of metal supported on ceria has an important influence on the oxidation process. So, the Pt/CeO2 proceeds via a recurrent decarboxilation when the Ru/CeO2 has no direct activity on these compounds. Ru/CeO2 permits to increase the total oxidation rates of soluble organic compounds which are formed by degradation of fatty acids in homogeneous medium. Finally, catalysts are stable after reaction and conserve their activities during a second catalytic cycle.