Étude des décharges électriques dans l'eau et application à l'élimination de polluants et optimisation du rendement énergétique

Study of electrical discharge in water for the removal of pollutants and maximizing energetic efficiency

• Auteur / Autrice : Thu Huyen Dang
• Direction : Olivier Lesaint, André Denat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Grenoble INPG
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie électrique (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Louis Coulomb
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bernard Legube
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Hubert Romat, Emmanuel Odic

Mots clés

Mots clés contrôlés

Propriétés électriques

Eau

Amorçage (électricité)

Résumé

Ce travail concerne l'étude de l'utilisation des décharges électriques pour traiter des solutions aqueuses contenant des polluants organiques. Lorsque l'énergie électrique est injectée dans la décharge, grâce aux électrons énergétiques elle est en partie convertie en énergie chimique, c'est-à-dire en espèce radicalaires et excitées, qui vont pouvoir réagir sur les molécules présentes et dégrader des polluants. Trois types de décharges électriques ont été analysés : streamer dans l'eau qui est principalement étudiée dans ce travail, arc transitoire dans l'eau et décharge couronne dans l'air humide au-dessus de la surface de l'eau. Un interrupteur à semi-conducteur, permettant d'appliquer une impulsion de tension calibrée, est employé pour minimiser l'énergie perdue par effet Joule, supprimer le claquage, et ainsi optimiser le procédé. En utilisant des électrodes pointe-plan, le type de décharge est choisi en changeant la distance et la durée de l'impulsion de tension. Une étude sur la caractérisation électrique des streamers est effectuée en fonction de la tension appliquée et de la conductivité de la solution afin d'établir un bilan d'énergie électrique dépensée pour créer des streamers. Le rendement énergétique et l'efficacité des trois méthodes sur la dégradation de trois polluants - types sont mesurés par analyses chimiques (dosage par HPLC, mesure de Carbone Organique Total)

Objective of this study is to use electrical methods for treating aqueous solutions containing organic pollutants. Electrical injected into the system is partly converted into chemical energy due to the electron energetic. This phenomenon creates some radical and excited species, which can react with molecules present and/or between themselves to degrade pollutants and/or put up stable molecules. Three electrical methods are analysed : stream, spark and corona discharge in moist air above the liquid surface. The electrical characterization of streamers is studied according to the applied voltage and conductivity of the solution to establish a summary of electrical energy expended to create streamers : a significant amount of energy streamers is obtained with high value of voltage and conductivity as results. The efficiency of three methods on the degradation of pollutants is verified by using chemical analysis (HPLC, TOC).