Activité photocatalytique de catalyseurs déposés sur différents supports ''medias'' : application à la conception d'un photoréacteur pilote

Photocatalytic activity of different supported catalysts (“photocatalytic medias”) : Development of a pilot scale photoreactor

• Auteur / Autrice : Raphaël Huchon
• Direction : Jean-Marie Herrmann
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Lyon 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Eau -- Épuration

Génie chimique

Oxyde de titane

Phénol

Acides humiques

Photocatalyse

Résumé

Des composés organiques persistants sont contenus dans de nombreux effluents industriels, dans les lixiviats de décharge ou dans les effluents hospitaliers. La non biodégradabilités de ces composés a entraîné le développement de nouveaux procédés épuratoires. Certaines techniques d’oxydation avancée sont désormais une étape essentielle des filières de traitement. (H2O2/UV, O3/UV). La photocatalyse hétérogène pourrait être une alternative intéressante à ces techniques car elle permet, entre autres, la minéralisation de la plupart des composés organiques connus. Si le procédé est maîtrisé en conditions de laboratoire, il faut à présent le mettre en œuvre à plus grande échelle et concevoir un réacteur pilote préindustriel. La réaction photocatalytique est un processus hétérogène qui nécessite l’adsorption des polluants à la surface du catalyseur. L’adsorption de phénol (polluant modèle de l’étude) à la surface de catalyseurs à base de TiO2 en suspension ou supporté a donc été étudiée. L’étude de la dégradation du phénol par différents « médias » photocatalytiques dans un réacteur de laboratoire, de volume 1L, parfaitement agité a ensuite été effectuée. L’activité photocatalytique des catalyseurs supportés a été quantifiée en présence ou non d’un perturbateur organique. Enfin, la conception et la mise en œuvre d’un nouveau type de photoréacteur pilote a été présentée. Il a été caractérisé en termes de cinétique de dégradation du phénol et de rendement énergétique

Persistent organic compounds are present as pollutants in wastewaters from industrial plants, landfill leachates, hospital effluents, and many other sources. Thus some oxidation processes are now an essential step of purification of many industrial effluent treatment plants (H2O2/UV, O3/UV). Photocatalysis could be an alternative purification method for the cleaning up of some types of polluted waters because it is a process that can lead to total mineralization of almost every organic compound. The efficiency of photocatalysis has been demonstrated in small laboratory photoreactors, but the next step and current challenge is to develop a pilot-scale reactor that could be taken as part of an industrial water treatment process. Photocatalysis is an heterogeneous process that involves adsorption of pollutants on the catalyst surface. Adsorption of phenol (chosen as model pollutant) has thus been studied on powdered or supported TiO2 based catalysts. Then, kinetics and degradation mechanism have been established using a batch reactor and different kinds of photocatalysts. The activity of supported catalysts has been quantified with or without addition of a disrupting organic compound (humic acid). Eventually, the last part of this work is dedicated to the implementation of these supported photocatalysts in a new kind of pilot scale photoreactor witch has been characterised in terms of phenol degradation rate and energetic yield.