Physico-chemical limitations during the electrokinetic treatment of a polluted soil

International audienceThe influence of the ion-exchange solid/liquid reaction on electrokinetic transport phenomena was studied and modelled for a non-permeable porous medium composed of kaolin. Kaolin was selected to model a low-permeable medium, even though it is usually considered to have low ion-exchange capacity and weak selectivity. The influence of this reaction on the characteristic time of the process was demonstrated by studying the lithium (Li +) electrokinetic transport on a sodium (Na +) pre-saturated kaolin. Experimental results were obtained using apparatus developed specifically for the study of the electrokinetic transport and which has been well characterized in previous works. The tests were performed by introducing a solution containing Li + at the anode, and measuring the Na + and Li + concentrations at the cathode outlet. Under operating conditions, local equilibrium is assumed in the medium. The equilibrium isotherm of Li + /Na + exchange was determined by independent experiments on a laboratory column. Ion-exchange equilibrium can be satisfactorily described by a linear isotherm. A theoretical model based on the tanks-in-series model was used for modeling the experimental results of the Li + electrokinetic transport. This model considers electro-migration and electro-osmosis as the only transport mechanisms, and takes into account the solid/liquid reaction by a retardation factor, as is usually the case for linear equilibrium models. The comparison between experimental and theoretical results shows that the chemical solid/liquid reaction at least doubles the characteristic time of the transport

Chromatographic Methods and Transport of Chemicals in Soils

Transport of chemicals in soils and groundwater aquifers has become an increasingly important field in hydrology and soil science. Much progress in this field originates from the picture of the soil as a giant chromatography column. Therefore, one uses successfully concepts borrowed from chromatography theory. The applicability of such ideas for the description of the transport of chemicals in the field is reviewed

Notes for genera: basal clades of Fungi (including Aphelidiomycota, Basidiobolomycota, Blastocladiomycota, Calcarisporiellomycota, Caulochytriomycota, Chytridiomycota, Entomophthoromycota, Glomeromycota, Kickxellomycota, Monoblepharomycota, Mortierellomycota, Mucoromycota, Neocallimastigomycota, Olpidiomycota, Rozellomycota and Zoopagomycota)

Compared to the higher fungi (Dikarya), taxonomic and evolutionary studies on the basal clades of fungi are fewer in number. Thus, the generic boundaries and higher ranks in the basal clades of fungi are poorly known. Recent DNA based taxonomic studies have provided reliable and accurate information. It is therefore necessary to compile all available information since basal clades genera lack updated checklists or outlines. Recently, Tedersoo et al. (MycoKeys 13:1--20, 2016) accepted Aphelidiomycota and Rozellomycota in Fungal clade. Thus, we regard both these phyla as members in Kingdom Fungi. We accept 16 phyla in basal clades viz. Aphelidiomycota, Basidiobolomycota, Blastocladiomycota, Calcarisporiellomycota, Caulochytriomycota, Chytridiomycota, Entomophthoromycota, Glomeromycota, Kickxellomycota, Monoblepharomycota, Mortierellomycota, Mucoromycota, Neocallimastigomycota, Olpidiomycota, Rozellomycota and Zoopagomycota. Thus, 611 genera in 153 families, 43 orders and 18 classes are provided with details of classification, synonyms, life modes, distribution, recent literature and genomic data. Moreover, Catenariaceae Couch is proposed to be conserved, Cladochytriales Mozl.-Standr. is emended and the family Nephridiophagaceae is introduced

Etude expérimentale et modélisation de la propagation d'une onde de concentration alcaline issue d'une matrice cimentière à travers l'argilite du site du Laboratoire Meuse Haute-Marne

NANCY/VANDOEUVRE-INPL (545472102) / SudocSudocFranceF

Modélisation du transport transitoire de solutés en milieu poreux : les modèles linéaires. / Modeling the non-equilibrium transport of linearly interacting solutes in porous media

Modeling the non-equilibrium transport of linearly interacting solutes in porous media The transport of linearly interacting solutes in porous media is investigated with the help of residence time distributions, transfert functions, methods of system dynamics, and time-moment analyses. The classical one-dimensional convection-dispersion equation is extended to two-region (mobile-immobile water) transport by including diffusional mass transfert limitations characteristic of aggregated porous media. The two region model is further revised by incorporating the effects of multiple retention sites (in parallel or in series), multiple porosity levels, and arbitrary but steady flow fields. It is shown that different physical situations can be represented by a relatively small number of transfert functions containing only two types of parameters : distribution coefficients to account for equilibrium properties, and characteristic times reflecting kinetic processes. Relevant kinetic processes include convective transport, hydrodynamic dispersion, adsorption-desorption and physical or chemical mass transfert limitation. One shows so that the transfert time distribution is an extremely usefull tool for explaining some unexpected experimental results in the solute transport literature.La modélisation du transport transitoire de solutés interagissant linéairement dans un milieu poreux est présentée à l'aide de la théorie des distributions de temps de séjour et des méthodes de la dynamique des systèmes. L'utilisation des fonctions de transfert et de l'analyse des moments temporels est introduite pour construire des modèles linéaires et pour caractériser les paramètres qui y interviennent. L'équation classique des bilans de matière décrivant l'écoulement convectif-dispersif en milieux poreux est ainsi généralisée pour modéliser le transport en présence d'eau mobile et d'eau immobile, en y incluant des limitations diffusionnelles au transfert de matière, caractéristiques des milieux poreux constitués d'agrégats. Le modèle à deux zones (eau mobile et eau immobile) est élargi pour y incorporer les effets de sites d'adsorption multiples en série ou en parallèle, plusieurs niveaux de porosité et un écoulement d'eau mobile permanent mais arbitraire. Il est ainsi montré que différentes situations peuvent être représentées par un nombre relativement restreint de fonctions de transfert ne contenant que deux types de paramètres : des coefficients de distribution pour prendre en compte les propriétés d'équilibre, et des temps caractéristiques traduisant les processus cinétiques. Les processus cinétiques ainsi pris en compte sont le transport convectif, la dispersion hydrodynamique, l'adsorption-désorption, les limitations physiques et chimiques au transfert de matière. On montre ainsi que la distribution des temps de séjour est un outil très utile pour expliquer des résultats inattendus de la littérature.Sardin Michel. Modélisation du transport transitoire de solutés en milieu poreux : les modèles linéaires. / Modeling the non-equilibrium transport of linearly interacting solutes in porous media. In: Sciences Géologiques. Bulletin, tome 46, n°1-4, 1993. Minéraux finement divisés, sous la direction de Jacques Yvon. pp. 197-216

18. L'usine du futur : vers un génie des procédés durables

Le terme « usine du futur » recouvre un certain nombre de concepts propres aux industries de transformation de la matière et de l’énergie par voies physico-biochimiques (industrie chimique, pharmacie, cosmétique, pétrole, métallurgie). Ces nouveaux concepts proviennent de la prise de conscience des pays développés de la nécessité de respecter l’environnement, tout en résistant à la compétition et à la globalisation des économies, et d’accompagner la société dans une transition postindustriell..

Étude phénoménologique et modélisation des mécanismes d'oxydation et d'adsorption d'impuretés gazeuses en hélium (application à l'optimisation du système de purification d'un réacteur à caloporteur gaz)

Parmi les réacteurs de génération IV, le GFR et le VHTR utilisent l'hélium comme caloporteur. Il est nécessaire de contrôler sa qualité chimique. Outre des impuretés radiochimiques et particulaires, il peut contenir H2, CO, CH4, CO2, H2O, O2 et des composés azotés, et doit être purifié en permanence. Au CEA, un pilote permet d'étudier cette purification, réalisée en trois étapes: oxydation de H2 et CO sur CuO, puis deux étapes d'adsorption. L objectif est de fournir une analyse détaillée des deux premières étapes, en les mettant en œuvre à l'échelle du laboratoire. On montre à l aide d une première modélisation que la consommation du lit de CuO est totale, et en régime chimique. Les particules de CuO sont constituées de grains d'environ 200 nm de diamètre. Un deuxième modèle, défini à l'échelle de ces grains, permet de trouver des résultats en accord avec les précédents. Un facteur d'échelle lié à la géométrie entre les constantes cinétiques issues des deux types de modélisation a été mis en évidence. Une compétition entre les réactions d'oxydation du CO et de H2 a été observée. Les énergies d'activation des ces réactions sont de l'ordre de 30 kJ.mol-1. La réaction CO/CuO est favorisée. La simulation numérique du déroulement simultané des deux réactions montre qu'il faut envisager une adsorption préférentielle de CO sur le CuO. Dans le cas de l'étape d'adsorption sur tamis moléculaire de CO2 et H2O, une méthodologie similaire a été mise en œuvre. Les isothermes expérimentales obtenues sont de type Langmuir. Les courbes de percée en sortie d'adsorbeur ont montré que le comportement global du lit était correctement représenté par le modèle retenuIn GEN IV studies on future fission nuclear reactors, two concepts using helium as a coolant have been selected: GFR and VHTR. Among radioactive impurities and dusts, helium can contain H2, CO, CH4, CO2, H2O, O2, as well as nitrogenous species. To optimize the reactor functioning and lifespan, it is necessary to control the coolant chemical composition using a dedicated purification system. A pilot designed at the CEA allows studying this purification system. Its design includes three unit operations: H2 and CO oxidation on CuO, then two adsorption steps. This study aims at providing a detailed analysis of the first and second purification steps, which have both been widely studied experimentally at laboratory scale. A first modelling based on a macroscopic approach was developed to represent the behaviour of the reactor and has shown that the CuO fixed bed conversion is dependent on the chemistry (mass transfer is not an issue) and is complete. The results of the structural analysis of the solids allow considering the CuO as particles made of 200 nm diameter grains. Hence, a new model at grain scale is proposed. It is highlighted that the kinetic constants from these two models are related with a scale factor which depends on geometry. A competition between carbon monoxide and hydrogen oxidation has been shown. Activation energies are around 30 kJ.mol-1. Simulation of the simultaneous oxidations leads to consider CO preferential adsorption. A similar methodology has been applied for CO2 and H2O adsorption. The experimental isotherms showed a Langmuir type adsorption. Using this model, experimental and theoretical results agreeNANCY-INPL-Bib. électronique (545479901) / SudocSudocFranceF

Ecoulements de milieux granulaires en tambour tournant (Etude de quelques transitions de régime)

NANCY/VANDOEUVRE-INPL (545472102) / SudocSudocFranceF

Méthodes de conception d amplificateurs de puissance flexibles pour les applications spatiale (Application en bande S et en technologie HEMT GaN à un module 30W contrôlé par envelope tracking)

Ce travail de thèse concerne l'amélioration du rendement des amplificateurs de puissance utilisés dans les équipements radiofréquence.Les besoins actuels dans le domaine des télécommunications spatiales imposent aux satellites de présenter des capacités de reconfigurabilité et de flexibilité en puissance. La finalité est d'une part, d'utiliser de manière optimale la puissanceDC disponible à bord et d'autre part, de permettre une évolution de la mission du satellite. Dans ce contexte, ce manuscrit présente le développement d'un amplificateur de puissance RF 30W à fort rendement basé sur le principe de la technique de l'envelope tracking. L'amplificateur d'enveloppe VHF ainsi proposé démontre d'excellentes performances en rendement et en bande passante en présence de signaux modulés à large bande.This work deals with efficiency improvement of power amplifiers which are part of radiofrequency systems.Current requirements in the aerospace industry make next generation satellites to be power flexible and reconfigurable in order to follow markets evolution. Hence, the idea aims on the one hand, at properly using available on-board DC power and on the other hand, at offering the spacecraft capabilities to lead various mission plans. Consequently, this thesis mainly deals with efficiency improvement of HPAs and describes the design of an highly efficient 30W HPA based on the Envelope Tracking concept. The proposed VHF envelope amplifier demonstrates significant performances regarding efficiency and bandwidth while assuming wide bandwidth modulated signals.LIMOGES-BU Sciences (870852109) / SudocSudocFranceF

Transport dans les sols de cokerie de HAP issus de particules de goudron de houille

Les procédés de cokéfaction ont entraîné l'incorporation dans les sols de goudrons de houille, phases non aqueuses liquides ou solides, contenant des HAP. L'objectif de ce travail était de comprendre la dynamique du terme source de HAP représenté par des particules de goudron et le mode de transport des HAP dans les sols contaminés depuis des dizaines d'années. Pour cela, des échantillons de sol et de goudron ont été collectés sur une friche industrielle et caractérisés par les techniques analytiques de la géochimie organique (GC-MS, micro spectroscopie IR). Le transfert des HAP en solution aqueuse à partir du goudron de houille a été étudié en colonne de laboratoire fonctionnant en boucle fermée; les résultats ont été interprétés par un modèle d'équilibre de partage entre phases et de cinétique de transfert. Le transport des HAP dans le sol contaminé a été étudié en colonne de laboratoire, les collectes ont été fractionnées (ultrafiltration et ultracentrifugation). On a montré que les HAP étaient transportés avec d'autres composés organiques à des concentrations souvent supérieures à leur solubilité dans l'eau: une part importante des HAP incluant les composés lourds est transportée par voie colloïdale. De plus, la comparaison des analyses organiques des phases solides et des collectes a mis en évidence des anàlogies de signature des HAP. Enfin, on a cherché à évaluer l'intérêt du traçage réactif pour la mesure de paramètres globaux (fraction de carbone organique foc et aire de l'interface eau/matière organique). Contrairement au phénol, le toluène a donné de bons résultats pour la mesure de foc, tandis que l' octylbenzènesulfonate de sodium n'a pas permis de mesurer l'aire interfaciale. En conclusion, ce travail a permis d'apporter des réponses précises sur la dynamique du terme source de HAP et le transport des HAP dans le sol par voie dissoute et colloïdale, base d'un modèle conceptuel et point de départ pour le passage à l'échelle pilote et de terrain.Coke production processes caused the incorporation of coal tars (NAPL or particle) into soils, these coal tars contain high amount of PAH. The aim of the present work was the investigation of the dynamics of the source term, nainely coal tar particles, as weIl as the transport of PAH through aged contaminated soils. ln this goal, soil and coal tar samples were collected from brown field of an ancient coking plant. They were characterised by the analytical techniques of organic geochemistry (GC-MS, IR microspectroscopy). PAH transfer from coal tar particles into water was investigated by mean of closed loop laboratory column experiments. Results were interpreted by an equilibrium partitioning model and a mass transfer model. These models enabled us to compute a partitioning constant as weIl as effective diffusivities at various particle sizes and temperatures. PAH release and transport through contaminated soil was studied by laboratory column experiments, followed by phase separation of the collected fractions (ultrafiltration and ultracentrifugation). This method enabled us to show that PAH concentrations in the aqueous phase were most often higher than their aqueous solubility, and that the transport of a major fraction was facilitated by colloids and/or high molecular weight macromolecules. The com- parison between the data obtained by organic analysis showed analogy between the PAH spectra in the different phases. FinaIly, the potentiality of reactive tracers to measure global parameters (organic carbon fraction foc and sorbant organic phase/water interface are a) was tested. Conversely to phenol, toluene tracing enabled us to measure foc whereas sodium octylbenzenesulfonate did not allow the measurement of the interface area. As a conclusion, this research brought new results on the source term dynamics and PAH transport through contaminated soil from a former coking plant in aqueous and colloidal phases, that are the basis of a conceptual model and a first point to upscaling at the pilot and field scales.NANCY/VANDOEUVRE-INPL (545472102) / SudocSudocFranceF