Simulation d’une filtration liquide en canal poreux fermé à une extrémité avec prise en compte de la formation du dépôt

La formation d’un dépôt de filtration ainsi que les performances de filtration associées ont été étudiées par CFD en utilisant un maillage mobile. Des lois expérimentales décrivant la porosité et la perméabilité du dépôt ont été intégrées au modèle. Ces lois ont été obtenues à partir de la mesure d’épaisseur de dépôt in situ par nappe laser. L’effet d’une perméabilité membranaire non uniforme sur la distribution spatiale du dépôt a ensuite été étudié

Catalytic ozonation with γ-Al2O3 to enhance the degradation of refractory organics in water

Nowadays, heterogeneous catalytic ozonation appears as a promising way to treat industrial wastewaters containing refractory pollutants, which resist to biological treatments. Several oxides and minerals have been used and their behavior is subject to controversy with particularly the role of Lewis acid sites and/or basic sites and the effect of salts. In this study, millimetric mesoporous γ-Al2O3 particles suitable for industrial processes were used for enhancing the ozonation efficiency of petrochemical effluents without pH adjustment. A phenol (2,4-dimethylphenol (2,4-DMP)) was first chosen as petrochemical refractory molecule to evaluate the influence of alumina in ozonation. Single ozonation and ozonation in presence of γ-Al2O3 led to the disappearance of 2,4-DMP in 25 min and a decrease in pH from 4.5 to 2.5. No adsorption of 2,4-DMP occurred on γ-Al2O3. Adding γ-Al2O3 in the process resulted in an increase of the 2,4–DMP oxidation level. Indeed, the total organic carbon (TOC) removal was 14% for a single ozonation and 46% for ozonation with γ-Al2O3. Similarly, chemical oxygen demand (COD) removal increases from 35 to 75%, respectively. Various oxidized by-products were produced during the degradation of 2,4-DMP, but after 5 h ozonation 90% of organic by-products were acetic acid > formic acid ≫ oxalic acid. Some of the carboxylic acids were adsorbed on γ-Al2O3. The use of radical scavengers (tert-butanol) highlighted the involvement of hydroxyl radicals during catalytic ozonation with γ-Al2O3 in contrary to single ozonation, which mainly involved direct ozone reaction. γ-Al2O3 is an amphoteric solid with Lewis acid AlOH(H+) sites and basicAl-OH sites. After ozonation the amount of basic sites decreased due to carboxylates adsorption, while the Lewis acid sites remained constant as evidenced by FTIR. Several ozonation runs with γ-Al2O3 reported a progressive decrease of its catalytic activity due to the cumulative sorption of carboxylates on the basic sites. After 80 h of ozonation, a calcination at 550 °C allowed to recover allAl-OH basic sites and the initial activity of γ-Al2O3. A synthetic petrochemical effluent containing various petrochemicals (phenol, acetic acid, naphtenic acid, pyrene, naphtalene) was then treated with γ-Al2O3 with and without NaCl. Sodium ions prevented carboxylates adsorption on γ-Al2O3 leading to a higher efficiency of γ-Al2O3 in presence of NaCl and allowed to decrease the toxicity of the petrochemical effluent

Préserver les ressources en eau : la réutilisation des eaux usées traitées

National audienc

La réutilisation des eaux usées traitées

International audienc

Mise au point de méthodes de caractérisation du colmatage de membranes : application à la caractérisation in situ d’un dépôt particulaire en ultrafiltration frontale en lien avec les performances du procédé

Ce travail s’inscrit dans le cadre de l’amélioration de la compréhension des phénomènes impliqués dans le colmatage. L’objectif général est l’étude du lien entre les performances du procédé et la structure locale d’un dépôt particulaire formé lors de l’ultrafiltration frontale dans un milieu confiné. \ud Pour cela, deux méthodes de caractérisation non destructives du colmatage de membranes ont été développées et mises au point pour une application dans un canal confiné qui reproduit les effets de confinement rencontrés dans une fibre creuse interne/externe. La première méthode est une méthode optique originale basée sur l’utilisation d’une nappe laser en incidence rasante. La deuxième méthode est basée sur l’utilisation d’ondes acoustiques. Ces méthodes permettent de suivre la croissance d’un dépôt in situ et en temps réel. \ud L’utilisation de la méthode optique lors de l’ultrafiltration frontale de suspensions de bentonite a permis de montrer que la structure de ce type de dépôt est non homogène dans son épaisseur. Une limite de compressibilité, en terme de quantité de matière déposée par unité de surface filtrante, a été mise en évidence : en dessous de cette limite, la structure du dépôt est peu dépendante de la pression. Au dessus, la structure du dépôt dépend de la pression transmembranaire appliquée. Cette étude a également permis de mieux comprendre les mécanismes d’élimination du dépôt. Deux phénomènes ont été observés : une expansion du dépôt puis une élimination progressive des particules. Il a été mis en évidence que la durée et l’amplitude de ces deux phénomènes dépend de la structure du dépôt formé lors de la phase de filtration. \ud Un modèle de filtration intégrant les variations de structure du dépôt, obtenues expérimentalement au cours de la filtration, a été proposé. Les résultats obtenus lors de l’utilisation de ce modèle pour l’étude des hétérogénéités spatiales du dépôt sont en accord avec les résultats obtenus expérimentalement qui montrent qu’une augmentation de la pression conduit à une uniformisation plus rapide du profil d’épaisseur du dépôt.---------------------------------------------------------------------------------------------------This work is directed towards a better understanding of the fouling mechanisms. The aim is to investigate the link between process performance and local structure of a particle cake formed during dead-end ultrafiltration in a confined channel. \ud To do so, two non-destructive characterisation methods have been developed and applied to a confined geometry which reproduces phenomena occurring inside a hollow-fiber which is operated in the dead-end inside/out mode. The first method is an innovative optical method which uses a planar laser beam which intersects the cake at an acute angle. The second method is based on acoustic waves. These methods enable the real-time cake thickness to be followed in situ.\ud The optical method showed that the structure of a cake formed from a bentonite suspension is not homogeneous along its thickness. There is a limiting cake mass per unit area, below which the structure of the cake is independent of the applied pressure ; above this limiting mass, the cake structure is a function of the applied pressure. The cake was removed by a hydraulic back flush. The back-wash water exited from the lower end of the module. The optical method showed a two-stages cake removal process. The first stage is the expansion of the cake and the second stage is the progressive scourning of particles from the expanded cake. The amplitude and the kinetics of those phenomena depend on the structure of the cake. \ud A model of the filtration step has been proposed. It takes into account the change in porosity with cake thickness. This model was used to study the variation of cake thickness along the length of the membrane. Numerical results agreed with experimental results and showed that increasing the pressure leads to a more rapid attainment of a uniform cake thickness\ud \u

Mise au point de méthodes de caractérisation non destructives du colmatage de membranes (application à la caractérisation in situ d un dépôt particulaire en ultrafiltration frontale en lien avec les performances du procédé)

Ce travail s inscrit dans le cadre de l amélioration de la compréhension des phénomènes impliqués dans le colmatage. L objectif général est l étude du lien entre les performances du procédé et la structure locale d un dépôt particulaire formé lors de l ultrafiltration frontale dans un milieu confiné. Pour cela, deux méthodes de caractérisation non destructives du colmatage de membranes ont été développées et mises au point pour une application dans un canal confiné qui reproduit les effets de confinement rencontrés dans une fibre creuse interne/externe. La première méthode est une méthode optique originale basée sur l utilisation d une nappe laser en incidence rasante. La deuxième méthode est basée sur l utilisation d ondes acoustiques. Ces méthodes permettent de suivre la croissance d un dépôt in situ et en temps réel. L utilisation de la méthode optique lors de l ultrafiltration frontale de suspensions de bentonite a permis de montrer que la structure de ce type de dépôt est non homogène dans son épaisseur. Une limite de compressibilité, en terme de quantité de matière déposée par unité de surface filtrante, a été mise en évidence : en dessous de cette limite, la structure du dépôt est peu dépendante de la pression. Au dessus, la structure du dépôt dépend de la pression transmembranaire appliquée. Cette étude a également permis de mieux comprendre les mécanismes d élimination du dépôt. Deux phénomènes ont été observés : une expansion du dépôt puis une élimination progressive des particules. Il a été mis en évidence que la durée et l amplitude de ces deux phénomènes dépend de la structure du dépôt formé lors de la phase de filtration. Un modèle de filtration intégrant les variations de structure du dépôt, obtenues expérimentalement au cours de la filtration, a été proposé. Les résultats obtenus lors de l utilisation de ce modèle pour l étude des hétérogénéités spatiales du dépôt sont en accord avec les résultats obtenus expérimentalement qui montrent qu une augmentation de la pression conduit à une uniformisation plus rapide du profil d épaisseur du dépôt.This work is directed towards a better understanding of the fouling mechanisms. The aim is to investigate the link between process performance and local structure of a particle cake formed during dead-end ultrafiltration in a confined channel. To do so, two non-destructive characterisation methods have been developed and applied to a confined geometry which reproduces phenomena occurring inside a hollow-fiber which is operated in the dead-end inside/out mode. The first method is an innovative optical method which uses a planar laser beam which intersects the cake at an acute angle. The second method is based on acoustic waves. These methods enable the real-time cake thickness to be followed in situ. The optical method showed that the structure of a cake formed from a bentonite suspension is not homogeneous along its thickness. There is a limiting cake mass per unit area, below which the structure of the cake is independent of the applied pressure ; above this limiting mass, the cake structure is a function of the applied pressure. The cake was removed by a hydraulic back flush. The back-wash water exited from the lower end of the module. The optical method showed a two-stages cake removal process. The first stage is the expansion of the cake and the second stage is the progressive scourning of particles from the expanded cake. The amplitude and the kinetics of those phenomena depend on the structure of the cake. A model of the filtration step has been proposed. It takes into account the change in porosity with cake thickness. This model was used to study the variation of cake thickness along the length of the membraneTOULOUSE-INSA (315552106) / SudocSudocFranceF

Elimination de produits pharmaceutiques et minimisation des bromates en traitement tertiaire via diffusion d'ozone par contacteur membranaire à fibres

International audienc

Photo-oxidation of tributyltin, dibutylin and monobutyltin In water and marine sediments

International audienc

Photo-oxidation of Tributyltin, Dibutyltin and Monobutyltin in Water and Marine Sediments

International audienc

Ozonation using hollow fiber contactor technology and its perspectives for micropollutants removal in water: A review

Membrane contactor is a device generally used for the removal or the absorption of a gas into another fluid. The membrane acts as a barrier between the two phases and mass transfer occurs by diffusion and not by dispersion. This article is a review of the application of membrane contactor technology for ozonation applied to water treatment. The challenge of removing micropollutants is also discussed. In the first part, the ozonation process is mentioned, in particular chemical reactions induced by ozone and its advantages and disadvantages. In the second part, generalities on membrane contactor technology using hollow fibers are presented. Then, the benefit of using a membrane contactor for the elimination of micropollutants is shown through a critical analysis of the influence of several parameters on the ozonation efficiency. The impact of the membrane material is also highlighted. Finally, several modeling approaches are presented as a tool for a better understanding of the phenomena occurring in the contactor and a possible optimization of this process