Réutilisation de fluides pour le traitement des sols contaminés par des hydrocarbures et des cations métalliques.

Treatement of contamined soil by hydrocarbons and metals cations with reused fluids

• Auteur / Autrice : Mahmoud Ahmed Mohamed
• Direction : Patrick Fievet, Nicolas Fatin-Rouge
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 30/06/2014
• Etablissement(s) : Besançon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Carnot-Pasteur (Besançon ; Dijon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Univers, Transport, Interfaces, Nanostructures, Atmosphère et environnement, Molécules
• Jury : Président / Présidente : Anthony Szymczyk
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrick Fievet, Nicolas Fatin-Rouge, Anthony Szymczyk, Ioannis Ignatiadis, Philippe Moulin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Ioannis Ignatiadis, Philippe Moulin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sols -- Décontamination

Mots clés libres

Mousse de surfactants

Sol

Hydrocarbures

Métaux

Traitement in situ

Recyclage

Membranes

Zone no saturée

Fluide de remédiation

NAPL

Surfactant foams

Soil

Hydrocarbon

Metals

In situ treatement

Recycling

Membrane

Vadose zone

Remediation fluid

NAPL

Résumé

Ce mémoire présente une étude physicochimique sur la réutilisation des fluides de mobilisation pour le traitement de sols contaminés. Cette recherche a été menée afin d’étudier l’efficacité de cette réutilisation et d’évaluer la réduction des coûts opérationnels et des impacts environnementaux. La première partie de ce travail est consacrée au traitement d’hydrocarbures lourds issus de créosote ou de goudrons dans des sols moyennement à fortement contaminés. Plusieurs stratégies ont été développées et évaluées tant pour la réutilisation et l’optimisation d’agents chimiques que pour l’efficacité du fluide de lavage. L’étude du mécanisme d’oxydation des hydrocarbures avec du persulfate a permis d’entrevoir la possibilité de réactions en cascades. Les procédés membranaires d’ultra- et de nano-filtration se sont révélés particulièrement attractifs car préservant l’activité des fluides de traitement après utilisation; Des mesures ont permis d’optimiser à la fois la récupération des substances actives et l’abattement des contaminants. L’étude du mécanisme de mobilisation des hydrocarbures par des mousses de surfactant a montré que les hydrocarbures lourds sont majoritairement extraits dans la phase gazeuse de l’émulsion eau-air. Ces différentes stratégies ont été évaluées au cours de campagnes de terrain. La deuxième partie concerne la réutilisation de solutions diluées d’agents chélatants pour extraire, puis immobiliser des cations métalliques divalents. Plusieurs agents chélatants de la famille des polyaminocarboxylates ont été évalués. La régénération des ligands à partir de résines chélatantes ou de FeS a été évaluée à travers de nombreux cycles de réutilisation

This thesis presents a physico-chemical study devoted to the reuse of remediation fluids for contaminated soil treatment. The aim of this research project was to study the reuse efficiency and to evaluate the reduction of operational costs and environmental impacts. The first part was focused on the treatment of moderately to highly contaminated soils by heavy hydrocarbons from creosote or tar. Several strategies have been developed and evaluated for reuse and optimization of chemical agents. The oxidation mechanism of hydrocarbons with persulphate highlights possible cascade reactions. Ultra- and nanofiltration processes were particularly attractive for activity safe of used treatment fluids; Measurements have been optimized for both active substances recovery and contaminants reduction. The study of hydrocarbons mobilization mechanism by surfactant foams showed that the heavier hydrocarbons are mainly extracted into gaseous phase of water-air emulsion. The different strategies were evaluated during field campaigns. The second part deals with the reuse of chelating agents dilute solutions to extract and then immobilize divalent metal cations. Several chelating agents of polyaminocarboxylates family were evaluated. Regeneration of ligands from chelating resins or FeS was evaluated for many reuse cycles.