Procédé continu de traitement d'eaux résiduaires de restaurants par oxydation électrochimique

Restaurant wastewater treatment by electrochemical oxidation in continuous process

• Auteur / Autrice : Songsak Klamklang
• Direction : Patrick Duverneuil, Somsak Damronglerd
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés et de l'environnement
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Automatisation

Oxydation électrochimique

Déchets -- Élimination

Eaux usées -- Épuration

Résumé

The specific electrode is necessary for destruction of organic pollutant in restaurant wastewater by electrochemical oxidation. In this research, the specific electrode was prepared by metal-organic chemical vapor deposition (MOCVD) in a hot- all CVD reactor with the presence of O2 under reduced pressure. The Ir protective layer was deposited by using (Methylcyclopentadienyl) (1,5-cyclooctadiene) iridium (I), (MeCp)Ir(COD), as precursor. Tetraethyltin (TET) was used as precursor for the deposition of SnO2 active layer. The optimum condition for Ir film deposition was 300 ºC, 125 of O2/ MeCp)Ir(COD) molar ratio and 12 torr of total pressure. While that of SnO2 active layer was 380 ºC, 1200 of O2/TET molar ratio and 15 torr of total pressure. The simulation of Ir deposition using FLUENT® shows the good agreement with the experimental data. However, the case of 300 ºC and titanium substrate, the simulation results have deviated from the experimental data that maybe attributed by the different on surface chemistry of each substrate or the higher surface roughness of titanium substrate. The prepared SnO2/ r/Ti electrodes were tested for anodic oxidation of organic pollutant in a simple three- lectrode electrochemical reactor using oxalic acid as model solution. The electrochemical experiments indicate that more than 80% of organic pollutant was removed in 2 hr. In first 2 hr, the kinetic investigation gives a zero-order respect to TOC of model solution and the destruction of pollutant was limited by the reaction kinetic. Then, it was first-order respect to TOC of model solution that limited by the mass transfer of pollutant to the electrode. Furthermore, the SnO2/Ir/Ti electrodes were used in this restaurant wastewater treatment within Chulalongkorn University. The increase of current density leads to the decrease of TOC and COD removal efficiency as a results of the increases of cell voltage and side reaction. Increasing residence time from 2 to 3 hr had not greatly influenced on TOC and COD removal efficiency due to slower reaction after 2 hr. The SnO2 film thickness had no effect on TOC and COD removal efficiency because the production of adsorbed hydroxyl radicals for pollutant destruction occurred only at the surface of electrode.

Cette étude traite de l'élaboration et de la mise en oeuvre d'électrodes spécifiques pour la destruction par oxydation électrochimiques des polluants organiques présents dans les eaux résiduaires de restaurants. Dans ce travail, les électrodes spécifiques sont préparées par dépôt chimique à partir d'une phase vapeur de précurseur organométallique (OMCVD). La sous-couche protectrice d'iridium ou d'oxyde d'iridium est déposée à partir d'iridium methylcyclopentadiene 1-5 cyclooctadiène, (MeCp)Ir(COD) ou d'acetylacétonate d'iridium, Ir(acac)3. La couche catalytique d'oxyde d'étain est quant à elle déposée à partir de tétraéthyl étain (TET). La première partie de l'étude a consisté à déterminer les conditions opératoires optimales pour les différentes couches (iridium, oxyde d'iridium, oxyde d'étain). Un travail de modélisation a également été développé dans le cas du dépôt d'iridium afin d'identifier les paramètres clef du procédé et de faciliter un changement d'échelle du procédé. Les électrodes composites (SnO2/Ir/Ti) ont ensuite été testées lors de la dégradation de solution d'acide oxalique. Les résultats expérimentaux montrent que 80% de la pollution organique est éliminée en 2 heures. Une étude de la cinétique de cette réaction a permis de mettre en évidence que cette dégradation s'opère en deux étapes. La première étape, correspondant aux fortes concentrations de carbone organique total (COT) suit une loi d'ordre zéro alors que pour les faibles valeurs du COT, la cinétique suit une loi d'ordre un qui a été attribuée à une limitation par le transfert de matière. Enfin, ces électrodes ont été mises en oeuvre pour traiter les eaux résiduaires du restaurant universitaire de l'Université Chulalongkorn (Thaïlande). Il a été montré que l'augmentation de la densité de courant conduisait à une diminution de l'efficacité du procédé tant sur la demande chimique en oxygène (DCO) que sur le COT. Il est également apparu que l'augmentation du temps de traitement (de 2 heures à 3 heures) n'avait pas beaucoup d'effet sur l'efficacité du traitement. Il a été montré par ailleurs que l'épaisseur de la couche d'oxyde d'étain n'avait pas d'effet sur l'efficacité de la diminution du COT et de la DCO.