Influence of slope angle on pore pressure generation and kinematics of pyroclastic flows : insights from laboratory experiments

The influence of slope angle on pore pressure generation and kinematics of fines-rich pyroclastic flows was investigated through laboratory experiments. Granular flows were generated by the release of a column of fine glass beads (d=0.08 mm) in an inclined channel (0-30 degrees). The granular column could be fluidized while the channel base was either smooth or made rough by glued beads of 3 mm diameter. Pore pressure measurements reveal that the degree of autofluidization, caused by air escaping from the substrate interstices into which flow particles settled, was high at all slope angles. Flow runout increase due to autofluidization, however, was reduced at slope angle higher than similar to 12 degrees because of the occurrence of a strong deceleration phase that limited the flow duration. This is probably caused by the combination of flow head thinning at increased slope angle and settling of particles into the substrate interstices until the flow ran out of mass. Analysis of high-speed videos suggests that ingestion of ambient air at the flow front did not occur, even on steep slopes of 30 degrees. Experiments at inclinations close to (25 degrees) or slightly higher (30 degrees) than the repose angle of the granular material (28.5 degrees) revealed the formation of a thin basal deposit that was then eroded as the flow thickness and velocity gradually decreased. Our study suggests that air escape from substrate interstices in nature can be a significant external cause of pore pressure generation that favors low energy dissipation and long runout distances of pyroclastic flows on moderate topographies

Traitement d'eaux résiduaires industrielles par oxydation avancée combinée avec un éjecteur

National audienceL’eau, grâce à ses propriétés physicochimiques intéressantes, est utilisée dans de nombreux procédés en tant que solvant, fluide caloporteur ou fluide de lavage. Or, les normes concernant les rejets aqueux sont de plus en plus strictes, ce qui impose aux industriels une amélioration constante de leurs outils de traitement.Ce projet a pour objectif la mise en place et l’étude d’une méthode de traitement par un procédé d’oxydation avancée couplé avec un éjecteur tubulaire. Les procédés d’oxydation avancée regroupent l’ensemble des techniques basées sur la génération de radicaux hydroxyles. Ces radicaux, très réactifs et peu sélectifs, permettent de dégrader un très grand nombre de polluants organiques. Les radicaux sont ici générés par interaction entre l’ozone et du peroxyde d’hydrogène.L’éjecteur est un contacteur gaz / liquide permettant d’obtenir une surface de contact très élevée entre les deux phases. Ce contacteur est indiqué dans le cas de réactions rapides où le transfert de matière est le phénomène limitant. Ici, les cinétiques réactionnelles importantes induisent une forte demande en ozone. Le calcul du nombre de Hatta montre que l’éjecteur semble être le contacteur permettant une efficacité de transfert maximale.Dans un premier temps, une étape de mise en place de l’installation et de compréhension des phénomènes a été réalisée. Le phénol a été utilisé comme polluant modèle. Ces expériences ont montré que les évolutions du transfert d’ozone et de la minéralisation du phénol sont expliquées notamment par l’évolution de la composition de la solution et les équilibres acido-basiques des espèces présentes. Ces premiers résultats ont aussi montré l’efficacité de la méthode, tant au point de vue de l’élimination du polluant (phénol entièrement dégradé) qu’au point de vue du transfert d’ozone ( > 90 % tant qu’il y a du phénol en solution).Dans un deuxième temps, l’influence de paramètres opératoires tels que le pH, la température, le débit gazeux et les concentrations en réactifs (ozone, phénol, peroxyde d’hydrogène) a été étudiée avec pour objectif de trouver les conditions optimales afin de dégrader rapidement le polluant en ayant un taux de transfert d’ozone maximum. Il est ainsi apparu qu’une température et un pH plus élevés permettent d’obtenir un traitement plus rapide avec une consommation en ozone moindre

Utilisation d'un contacteur gaz/liquide type éjecteur tubulaire pour l'ozonation de dérivés de l'acide cinnamique

National audienceLa teneur élevée en composés phénoliques de certains effluents d’origine agro-alimentaire, tels que les margines, pose un problème environnemental. Du fait de leur toxicité et de leur activité bactéricide, ces composés ne peuvent être rejetés dans le milieu naturel, et leur traitement par voie classique, comportant une étape de dégradation biologique est impossible. L’objectif de cette étude est de proposer un procédé de prétraitement de ces composés basé sur l’ozonation. Le but est d’obtenir un procédé efficace en termes d’élimination du polluant, de transfert d’ozone dans l’eau et de capacité de traitement (débit de l’effluent et temps de traitement). Pour cela, un composé modèle, l’acide p-coumarique, a été utilisé. Dans un premier temps, la constante de vitesse de l’ozonation de ce composé a été déterminée en fonction du pH grâce à la méthode des réactions compétitives. Il est apparu que la réaction est rapide et dépend fortement du pH : la constante de vitesse varie entre 4,6.10^3 L mol-1 s-1 (à pH 2) et 5,5.10^9 L mol-1 s-1 (à pH 10). Puis, un contacteur gaz/liquide adapté à un régime réactionnel de type diffusionnel (Ha > 3), l’éjecteur tubulaire, a été utilisé pour réaliser le transfert de matière lors de l’ozonation. Le procédé mis en place a alors permis d’éliminer plus de 57 % du polluant, avec un taux de transfert d’ozone supérieur à 98 %, pour un temps de contact entre les phases de l’ordre de la seconde et un débit d’effluent liquide de 0,8 m3 h-1

Developing a new advanced treatment technique for micropollutants removal from water and wastewater

This is the final version of the following article : Developing a new advanced treatment technique for micropollutants removal from water and wastewater, which has been published in final form at http://www.lestudium-ias.com/content/developing-new-advanced-treatment-technique-micropollutants-removal-water-and-wastewaterInternational audienceNovel cost-efficient Fenton-like catalysts were prepared for the degradation of organic molecules in aqueous solutions. Porous activated carbons (ACs) were directly impregnated with Fe2+ solutions of different concentrations using the wet impregnation method. Their efficiency, as Fenton-like catalysts, was studied. Photo-Fenton tests were performed to establish the performance of the prepared Fe-impregnated ACs in relation to the degradation of organic micropollutants in aqueous solution, under different conditions. Photo-catalytic tests were carried out by means of a laboratory photo-reactor. The influence of several parameters such as solution pH value, initial concentration of the model pollutant, and hydrogen peroxide dose on the process performance was investigated. The ACs and prepared catalysts were characterized by nitrogen adsorption-desorption isotherms at 77K, FTIR, SEM, and thermogravimetric analyses. The total Fe content of the synthesized composites was estimated by the phenanthroline method using UV-Vis spectrophotometry. Photo-catalytic tests were performed in monosolute or mix solutions of MPs in order to compare the efficiency of various conventional AOPs with that of photo-Fenton-peroxone process. The results show an increase in the degradation rate in case of the heterogeneous photo-Fenton-peroxone process

Couplage de procédés d'oxydation avancée et d'un éjecteur tubulaire pour le traitement d'eaux résiduaires industrielles

International audienceL’utilisation de l’eau dans de nombreux procédés entraîne sa pollution par différents composés. La politique actuelle de préservation de l’environnement tend à traiter le plus en amont possible ces rejets. De nombreuses industries doivent alors, afin de respecter des normes de rejet de plus en plus sévères, se munir d’outils de traitement de leurs eaux résiduaires.Les procédés d’oxydation avancée sont des techniques efficaces pour le traitement de nombreux composés dissous. Ces procédés sont basés sur la génération de radicaux hydroxyles HO•, espèce permettant d’oxyder un très grand nombre de polluants organiques.L’objectif de l’étude est de mettre au point, à l’échelle pilote, un outil de dépollution basé sur les procédés d’oxydation avancée. Les radicaux HO• sont générés par décomposition de l’ozone dans l’eau. Dans cette étude, trois couplages sont utilisés : ozone/UV, ozone/H2O2 et ozone/UV/H2O2, permettant la formation des HO• par une succession de réactions radicalaires.Le transfert du gaz dans l’effluent, aspect important de l’étude, est effectué dans un réacteur, constitué d’un éjecteur tubulaire prolongé par un tube droit (L = 1,07 m ; Ø = 2 cm). Ce contacteur gaz/liquide, encore peu utilisé dans le monde industriel, offre une surface de contact importante entre les deux phases et ainsi un transfert efficace de l’ozone vers l’effluent à traiter. Il permet de répondre à la forte demande en ozone des procédés d’oxydation avancée utilisés.Lors de cette étude, plusieurs réponses du système sont mesurées : les évolutions en fonction du temps de la quantité de polluant cible et de ses sous produits (quantités mesurées par HPLC), de la demande chimique en oxygène (DCO), du carbone organique total (COT), du pH et du ratio de transfert d’ozone.Une série d’expérience a été réalisée en utilisant le phénol comme polluant modèle. Les études déjà réalisées à propos de l’élimination de ce composé permettent de juger de l’efficacité des méthodes testées.Les expériences ont montré que, quelle que soit la technique utilisée, l’élimination de ce composé est complète, et que les abattements de DCO et de COT sont supérieurs à 90 %. Il reste en solution des composés de faible masse moléculaire (acides carboxyliques légers), facilement éliminables par traitement biologique. Le ratio de transfert d’ozone est quand à lui très élevé (> 90 %) tant qu’il reste en solution des polluants en quantité non négligeable.Ainsi, les techniques de traitement étudiées semblent efficaces tant pour l’élimination du polluant cible (le phénol), que pour le rendement de transfert de l’ozone. Par la suite, les effets de différents paramètres (température, pH, débits) sur l’efficacité du procédé seront étudiés, et l’élimination d’autres polluants organiques par ces méthodes sera testée

Use of an ejector for phenol containing water treatment by ozonation

International audienceMass transfer of ozone in aqueous phase is a major aspect of ozonation and advanced oxidation processes. The aim of this study is to compare the performances of an ejector with those of a more traditional gas/liquid contactor: a bubble column. The hydrodynamic study showed that the volumetric mass transfer coefficient of the ejector (KLa = 7.2 × 10−2 to 1.35 × 10−1 s−1) was greater than that of the bubble column's (KLa = 1.5 × 10−2 to 2.8 × 10−2 s−1). Very important differences in the values of the residence time and gas retention rate were also observed. A study of phenol degradation was performed. Due to its specifications the ejector is very efficient when the kinetics of reaction is fast (diffusion-controlled regime). In both semi-batch and open circuits, the phenol was quickly eliminated and the ozone transfer was very high (up to 98%). It is to be noted that these results were obtained for a processing time of approximately 1 s

Removal of micropollutants by ozone/activated carbon coupling

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Endocrine Disrupter Removal by Ozone/Activated Carbon Coupling in Continuous Flow at Pilot Scale

International audienc

Removal of a mix of endocrine disrupters from different natural matrices by ozone/activated carbon coupling process

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