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Dégradation des polluants organiques par la technologie électro-fenton, Degradation of hazardous organic compounds by using electro-fenton technology

De
131 pages
Sous la direction de Mehmet Oturan
Thèse soutenue le 19 mars 2010: Anadolu - Turquie, Paris Est
Une étude détaillée a été effectuée sur l'utilisation de la technique électro-Fenton pour l'oxydation de quelques polluants organiques persistants (POP) dans le but du traitement des eaux usées. Cette technique génère, in situ et de manière électrocatalytique, les radicaux hydroxyles (OH) afin de les utiliser pour oxyder la polluants organiques. Le travail de thèse est constitué en trois parties. Dans la première partie, l'élimination de l'eau des colorants synthétiques et pesticides choisis comme polluants modèles a été effectuée en utilisant une cathode en feutre de carbone. Les cinétiques d'oxydation des colorants synthétiques (Acide Orange 7 et Bleu Basique 3) et des pesticides (picloram, prophame, azinphos-méthyl et clopyralid) ont été déterminées. La cinétique de minéralisation des solutions aqueuses des polluants organiques en question a été suivie par des analyses de carbone organique totale (COT) et demande chimique en oxygène (DCO). Une minéralisation quasi-totale a été obtenue dans tous les cas. L'identification et la quantification des sous-produits d'oxydation des colorants synthétiques et pesticides ont été effectuées par les techniques d'analyse suivantes : Chromatographie liquide à haute performance (CLHP), chromatographie en phasegazeuse-spectrométrie de masse (GC/MS), chromatographie liquide à haute performances-péctrométrie de masse (HPLC/MS) et chromatographie ionique. Ces analyses systématique ont mis en évidence que les polluants organiques initiaux ont sont convertis en trois formes d'intermédiaires réactionnels ; intermédiaires organiques, acides carboxyliques à courte chaîne et ions inorganiques. Basé sur l'identification ces des intermédiaires réactionnels, une schéma de minéralisation plausible a été proposé pour chaque colorant et pesticide étudié. Dans la deuxième partie de l'étude, la capacité de production de peroxyde d'hydrogène (H2O2) de la cathode en éponge de carbone comme matériau original de cathode pour la technique électro-Fenton a été étudiée pour la première fois. Les résultats obtenus ont indiqué que le l'éponge de carbone possède une capacité de la production d'H2O2 trois fois plus élevée par rapport à la cathode classique (feutre de carbone). La troisième et dernière partie de cette thèse a été consacrée à l'étude de l'efficacité et l'utilisation en électro-Fenton d'une anode de nouvelle génération, le diamant dopé au bore (BDD pour Boron Doped Diamond). Tout d'abord, l'efficacité d'oxydation et la capacité de minéralisation de l'anode BDD ont été examinées sur l'herbicide propham dans les conditions d'oxydation anodique. Ensuite, la combinaison de cathode en feutre de carbone et l'anode BDD dans la technique électro-Fenton a été examinée. Les résultats obtenus ont montré que cette combinaison conduit aux résultats significativement meilleurs que le système classique feutre de carbone - Pt. L'utilisation de l'anode BDD dans l'électro-Fenton améliore considérablement la cinétique d'oxydation et l'efficacité de minéralisation des polluants organiques et en particulier des acides carboxyliques tels que les acides oxalique et oxamique qui résistent à la minéralisation dans le cas de l'anode Pt
-Electro-Fenton
-Traitement des eaux
-Procédés d\'oxydation avancée
-Radicaux hydroxyle
In this thesis, a detailed investigation has been carried out on the use of electro-Fenton technique for the oxidation of the some persistent organic pollutants for the sake of water remediation. This technique produces •OH radicals electrocatalytically and uses them to oxidize the organic pollutants. The overall study can be divided into three parts. In the first part, the removal of selected synthetic dyes and pesticides from water was investigated by using carbon felt (CF) cathode. The oxidation kinetics of the synthetic dyes (Acid Orange 7 and Basic Blue 3) and pesticides (picloram, propham, azinphos-methyl and clopyralid) were determined. Mineralization kinetics of the related organic pollutants in aqueous medium was followed by total organic carbon and chemical oxygen demand analysis. The overall mineralization was obtained in all cases. Identification and quantification of the oxidation by-products of the given synthetic dyes and pesticides were performed by high performance liquid chromatography, gas chromatography-mass spectrometry, liquid chromatography-mass spectrometry and ion chromatography. These systematic analysis showed that the initial organic pollutants were converted into three intermediate forms; organic intermediates, short-chain aliphatic carboxylic acids and inorganic ions. Based on the intermediates identified, a plausible mineralization pathway was proposed for each dye and pesticide.In the second part of the study, the H2O2 production ability of carbon sponge (CS) as a novel cathode material for the electro-Fenton technique was investigated for the first time in the literature. The obtained results indicated that CS has a H2O2 production ability three times higher than the classical cathode CF.In the third and last part, the efficiency of boron doped diamond (BDD) as an anode in the electro-Fenton technique was investigated. Firstly, the oxidation and mineralization ability of BDD was tested for herbicide propham in anodic oxidation conditions. Then, the combination of CS and BDD electrode in the electro-Fenton technique was examined. The obtained results indicated that this combination allowed the most efficient results throughout the thesis. Moreover, the use of BDD anode in the electro-Fenton technique had considerable effect on the oxidation and mineralization of organics and especially carboxylic acids such as oxalic and oxamic acids which were highly resistant to mineralization in the case of Pt anode
-Electro-Fenton
-Wastewater treatment
-Advanced oxidation processes
-Hydroxyl radicals
Source: http://www.theses.fr/2010PEST1084/document
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Graduate School of Sciences Institut Francilien des Sciences Appliquées
Electroanalytical Research Laboratory at Laboratoire Géomatériaux et
Chemistry Department Environnement

DOCTORAL THESIS
To obtain the degree of Doctor
of the "University of Paris-Est"- France and "Anadolu University"- Turkey
Speciality: Environmental Science and Techniques

Ali OZCAN

March 19th, 2010
DEGRADATION OF HAZARDOUS ORGANIC COMPOUNDS BY
USING ELECTRO-FENTON TECHNOLOGY

DEGRADATION DES POLLUANTS ORGANIQUES PAR LA
TECHNOLOGIE ELECTRO-FENTON

Supervisors: Prof. Mehmet A. OTURAN (Université Paris-Est)
Prof. Yücel SAHIN (Anadolu University)
Jury:
Prof. Figen KADIRGAN Istanbul Technical University Reviewers:
Prof. Otavio GIL Université de Caen Basse Normandie
Prof Kadir PEKMEZ Hacettepe University Examinators:
Dr. Nihal OTURAN Université Paris-Est
tel-00601213, version 1 - 17 Jun 2011Acknowledgement
This thesis has been carried out at the Electroanalytical Research Laboratory of
Chemistry Department and Laboratoire Géomatériaux et Environnement in the frame of
convention for the joint supervision of thesis between Anadolu University and University of
Paris-Est.
First of all, I wish to express my heartfelt thanks to the laboratory directors, Prof. Dr.
Mehmet A. OTURAN and Prof. Dr. Yücel AHĐN for giving me the chance to conduct the
experiments.
I would like to acknowledge my sincere gratitude to my supervisors, Prof. Dr. Mehmet
A. OTURAN and Prof. Dr Yücel AHĐN for their endless support, innovative guidance and
continuous encouragement throughout this work.
I want to express my gratitude to reviewers of this thesis, Prof. Dr. Figen KADIRGAN
(Istanbul Technical university) and Prof. Dr. Otavio GIL (Université de Caen Basse
Normandie) for accepting to read and evaluate my work and for providing valuable
suggestions and comments.
I wish to thank my dissertation committee, Prof. Dr. Mehmet A. OTURAN, Prof. Dr.
Yücel AHĐN, Prof. Dr. Figen KADIRGAN, Prof. Dr. Otavio GIL, Prof. Dr. Kadir
PEKMEZ (Hacettepe university-Ankara) and Dr. Nihal OTURAN for their valuable
comments and suggestions on this work.
I gratefully acknowledge financial support of Anadolu University Research Found
(Project No: 061022).
A very special thanks to Prof. Dr. Mehmet A. OTURAN, Dr. Nihal OTURAN and
their family for their hosptality during my studies in France.
I would like to thank to Prof. Dr A. Sava KOPARAL (Anadolu University-Eskisehir)
for his support, suggestions and comments.
I thank to Anadolu University Plant, Drug and Scientific Researches Center and Erol
ENER for performing the LC-MS analysis.
I also would like to thank to my colleaques of the Chemistry Department, especially to
Levent ÖZCAN for their assistance, their support and friendship.
I express my gratitude to The Scientific and Technical Research Council of Turkey
(TUBITAK) Scientific Human Resources Development (BAYG) for the fellowship.
ii
tel-00601213, version 1 - 17 Jun 2011 Finally, I would like to dedicate the thesis to my wife Ayça Atılır ÖZCAN and my son
Hasan Berk ÖZCAN and all my family for their guidance, support, love and enthusiasm.
Without these things this thesis could not have been possible.
iii
tel-00601213, version 1 - 17 Jun 2011ABSTRACT

In this thesis, a detailed investigation has been carried out on the use of electro-Fenton
technique for the oxidation of the some persistent organic pollutants for the sake of water
•remediation. This technique produces OH radicals electrocatalytically and uses them to
oxidize the organic pollutants.
The overall study can be divided into three parts. In the first part, the removal of
selected synthetic dyes and pesticides from water was investigated by using carbon felt (CF)
cathode. The oxidation kinetics of the synthetic dyes (Acid Orange 7 and Basic Blue 3) and
pesticides (picloram, propham, azinphos-methyl and clopyralid) were determined.
Mineralization kinetics of the related organic pollutants in aqueous medium was followed by
total organic carbon and chemical oxygen demand analysis. The overall mineralization was
obtained in all cases. Identification and quantification of the oxidation by-products of the
given synthetic dyes and pesticides were performed by high performance liquid
chromatography, gas chromatography-mass spectrometry, liquid chromatography-mass
spectrometry and ion chromatography. These systematic analysis showed that the initial
organic pollutants were converted into three intermediate forms; organic intermediates, short-
chain aliphatic carboxylic acids and inorganic ions. Based on the intermediates identified, a
plausible mineralization pathway was proposed for each dye and pesticide.
In the second part of the study, the H O production ability of carbon sponge (CS) as a 2 2
novel cathode material for the electro-Fenton technique was investigated for the first time in
the literature. The obtained results indicated that CS has a H O production ability three times 2 2
higher than the classical cathode CF.
In the third and last part, the efficiency of boron doped diamond (BDD) as an anode in
the electro-Fenton technique was investigated. Firstly, the oxidation and mineralization ability
of BDD was tested for herbicide propham in anodic oxidation conditions. Then, the
combination of CS and BDD electrode in the electro-Fenton technique was examined. The
obtained results indicated that this combination allowed the most efficient results throughout
the thesis. Moreover, the use of BDD anode in the electro-Fenton technique had considerable
effect on the oxidation and mineralization of organics and especially carboxylic acids such as
oxalic and oxamic acids which were highly resistant to mineralization in the case of Pt anode.
iv
tel-00601213, version 1 - 17 Jun 2011RESUME ETENDU

L'eau est d'une importance fondamentale pour la vie sur la Terre. L'ensemble du
mécanisme du métabolisme est étroitement lié aux caractéristiques spécifiques de l'eau.
D'autre part, la partie de l'eau douce (eaux souterraines, lacs et rivières, glaciers polaires et en
hauteur) pouvant être utilisée par l'Homme ne constitue que 2,66% de la ressource en eau
mondiale de l'eau. De plus, ces ressources en eau douce, en particulier les eau de surface sont
particulièrement exposées à la pollution d'origine de diverses activités humaines. Par
conséquent, afin de protéger les ressources naturelles en eau, il est nécessaire de traiter
efficacement les eaux usées avant leur injection dans le réseau hydrographique naturel.

Les méthodes traditionnelles physico-chimiques de traitement de l'eau usée telles que
l'adsorption sur charbon actif et la filtration sur membranes, n'éliminent pas les polluants mais
ne les transferent que d'une phase à l'autre conduisant à la formation des concentrats liquides
qui doivent être traités ultérieurement. L'oxydation par ozone et par hypochlorite sont des
méthodes efficaces pour la désinfection de l'eau, mais restent inefficaces dans le cas des
effluents provenant des activités industrielles ou agricoles. D'autre part, ces méthodes ne sont
pas souhaitables en raison du coût élevé d'équipements et d'exploitation et de génération de la
pollution secondaire résultant de la concentration de chlore résiduel.

Les progrès récents dans le traitement des polluants organiques persistants (POP) dans les
eaux usées a conduit au développement des procédés d'oxydation avancée (POA). Ces
procédés comprennent des techniques chimiques, photochimiques et électrochimiques pour

destruction in situ des polluants organiques. Ces procédés utilisent le radical hydroxyle, OH,
une espèce très oxydante, compme l'oxydant principal. Ces radicaux réagissent avec les
polluants organiques pour conduire à leur dégradation complète par divers modes de réaction
•tels que l'abstraction d'atome d'hydrogène (déshydrogénation) l'addition électrophile des OH
sur systèmes π (hydroxylation) ou échange électronique (redox).

Les méthodes électrochimiques pour la production de radicaux hydroxyles sont également
appelées procédés électrochimiques d'oxydation avancée. Ces procédés offrent de nombreux
avantages tels qu'un faible coût d'exploitation et un degré de minéralisation élevé de polluants
organiques par rapport à d'autres procédés chimiques ou photochimiques. L'oxydation
anodique, en particulier avec anode de diamant dopé au bore, BDD (pour boron doped
v
tel-00601213, version 1 - 17 Jun 2011diamond), et l'électro-Fenton sont des procédés électrochimiques d'oxydation avancée
couramment utilisés dans ce contexte.

Dans l'oxydation anodique, les polluants organiques sont minéralisés par la réaction directe de
• •
transfert d'électron ou par l'action des espèces radicalaires ( OH, HO , etc.) formées à la 2
surface d'une anode de surtension d'évolution d'O élevée. Une grande variété de matériaux 2
d'électrode a été étudiéé lors de dernières décennies mais le BDD s'est révélé le matériaux le
plus intéressant en raison de sa forte surtension d'évolution O , une très grande stabilité et 2
d'efficacité. Cette électrode permet de produire de grandes quantités de radicaux hydroxyles
par l'oxydation de l'eau (Eq. 1) ou d'ion hydroxyle (Eq. 2) à la surface d'électrode.
• + −
H O → OH +H + e (1) 2 ads
− • −OH → OH + e (pH≥10) (2) ads

Dans le cas du procédé électro-Fenton, les polluants organiques sont détruits par l'action ds

OH générés à la fois dans la masse de la solution à partir du réactif de Fenton (mélange de
IIH O et Fe ) ) et à la surface de l'anode par oxydation anodique, dans le cas dutilisation d'une 2 2
anode de surtension d' évolution O élevée. Quant au réactif de Fenton, il est généré dans le 2
milieu de manière électrocatalytique par la réduction simultanée et de O (air comprimé) en 2
H O (Eq. 3) et Fe(III) en Fe(II) (Eq. 4) sur la surface de la cathode, classiquement feutre de 2 2
carbone. La réaction entre ces deux espèces dans le milieu homogène, appelé réaction de
Fenton • (Eq. 5) permet la génération en continue de radicaux OH.
+ -O + 2H + 2e → H O (3) 2 2 2
2+ - 2+ -Fe(OH) + e → Fe + OH (4)
2+ + 3+ •
Fe + H O + H → Fe + H O + OH (5) 2 2 2

Les radicaux hydroxyles formés par l'électrochimique directe (Eq. 1) ou indirecte via la
réaction de Fenton, sont des oxydanttrès puissants. Ils réagissent avec les matières organiques
de manière non sélective conduisant, en une première étape, à la formation des intermédiaires
déshydrogéné et/ou hydroxylés avant leur minéralisation complète, c'est à dire transformation
en CO , eau et d'ions inorganiques, lorsque les •OH sont produits en continu. Puisque la 2
production des •OH ne nécessite pas l'utilisation de réactifs chimiques nocifs peuvent être
dangereuses pour l'environnement, les procédés électrochimiques peuvent être considérés
comme des techniques respectueuses de l'environnement. En conclusion, ces procédés
vi
tel-00601213, version 1 - 17 Jun 2011semblent être très prometteurs pour le traitement de l'eau polluée par les polluants organiques
persistants et/ou toxiques.

Ce travail de thèse est donc dédié à une études détaillée sur l'utilisation des techniques
électrochimiques d'oxydation avancée et en particulier le procédé électro-Fenton et
l'oxydation avancée pour l'oxydation de certains polluants organiques persistants dans le but
de traitement de l'eau. Les polluants organiques persistants étudiés dans ce travail ont été
choisis à partir de colorants synthétiques et de pesticides qui sont les polluants les plus
éminents de l'eau.

Les colorants synthétiques sont largement utilisés dans les divers secteurs tels que textile,
cuir, papier, produits pharmaceutiques et industries alimentaires. Ils constituent donc les
principaux polluants des effluents d'eau usée provenant de ces industries. Les colorants sont
généralement conçus pour résister à la biodégradation, et par conséquent ils occasionnent de
graves problèmes écologiques et environnementaux. Ce problème environnemental est mis en
évidence par l'estimation d'une charge d'environ 50 000 tonnes de colorants déversés
annuellement dans les eaux de surface au niveau mondial par les diverses installations
produisant ou utilisant ces substances. En outre, certains colorants ou de leurs métabolites
sont toxiques (mutagènes et/ou cancérigènes). Par conséquent, le traitement des effluents
contenant les colorants synthétiques et leurs métabolites est importante pour la protection des
eaux naturelles et de l'environnement.

Les colorants synthétiques peuvent être divisés en deux catégories : les colorants acides
et basiques, en fonction de leur caractère acide. Nous avons donc choisi deux colorants
synthétiques, l'Acid Orange 7 et le Basic Blue 3, qui représentent ces deux sous-groupes.

Les pesticides naturelles ou synthétiques sont utilisés pour éliminer les divers types de
nuisibles pour les cultures tels qu'animaux, ravageurs, mauvaises herbes ou champignons. Les
pesticides couvrent donc un large éventail de produits, notamment les herbicides, les
insecticides, les fongicides, les rodenticides, et les produits de protection de bois. Les études
réalisées brécemment montrent que la partie des pesticides qui atteint les organismes cibles
est moins de 1%; le reste est dispersé dans l'environnement en contaminant les divers
compartiments : l'air, l'eau et le sol, ainsi que les plantes et les animaux. Ainsi, le traitement
des effluents contenant des pesticides est d'une importance environnementale. Dans ce
vii
tel-00601213, version 1 - 17 Jun 2011ntravail, nous avons étudié la capacité du procédé électro-Fenton pour éliminer de l'eau trois
herbicides appartenant aux familles chimiques différentes : le Piclorame (herbicide
systémique), le Prophame (herbicide carbamate) et le Chlopyralid (herbicide systémique) et
un insecticide non systémique organophosphoré: le Azinphos-méthyl.

Des expériences ont été réalisées à température ambiante dans une cellule cylindrique en verre
non compartimentée et équipé de deux électrodes : feutre de carbone ou mousse de carbone
comme cathode et grille de Pt ou BDD comme anode. La cellule est reliée à une alimentation
stabilisé. Les solutions sont barboté de l'air comprimé avant le débbut d'électrolyse. Les
solutions à traiter sont agitées de manière continue à l'aide d'un agitateur magnétique. Dans le
cas des expériences par électro-Fenton, une quantité catalytique de fer(III) de sulfate
pentahydraté a été introduit dans la solution comme source d'ions ferriques comme catalyseur
et le pH de la solution a été fixé à 3 par ajout de H SO de concentration molaire. Le courant 2 4
et la quantité de charge passée a été mesurés en permanence lors de traitement des solutions
étudiées. La force ionique est maintenue constante par l'ajout de 0,05 M de Na SO . 2 4

L'évaluation et l'évolution de la concentration de polluants organiques sélectionnés ainsi que
celle des intermédiaires aromatiques formés lors de traiotement ont été suivies par
chromatographie liquide à haute performance (CLHP). Les acides carboxyliques ont été
identifiés et quantifiés par chromatographie d'exclusion ionique à l'aide d'une colonne
Supelcogel H. Les intermédiaires réactionnels organiques formés au cours de l'électrolyse du
composé organique choisi ont été identifiés et quantifiés par les techniques analytiques HPLC,
chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS) ou la
chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse (LC-MS). Les produits finaux
inorganiqus de minéralisation formés au cours de traitement ont été mesurées par
chromatographie ionique. Le comportement de minéralisation des polluants organiques
sélectionnés ains que l'éfficacité de minéralisation des solutions étudiées ont été suivis par les
analyses de carbone organique total (COT) et de la demande chimique en oxygène (DCO).

Les résultats obtenus de ce travail de thèse sont présentés en trois parties principales. La
première partie est consacrée à l'élimination de colorants synthétiques et de pesticides
sélectionnés par le procédé électro-Fenton en utilisant le feutre de carbone (comme cathode.
La cinétique d'oxydation des colorants synthétiques (Acid Orange 7 et le Basic Blue 3) et les
pesticides (Piclorame, Prophame, Azinphos-méthyl et Clopyralid) ont été déterminées. La
viii
tel-00601213, version 1 - 17 Jun 2011cinétique de minéralisation des polluants organiques en milieu aqueux a été suivie par mesure
du carbone organique total et de la demande chimique en oxygène tout au long des traitement
en fonction du temps. Dans tous les cas, une minéralisation quasi-totale a été obtenue.
L'identification et quantification des sous produits d'oxydation des colorants synthétiques et
des pesticides étudies ont été effectuées par chromatographie liquide à haute performance,
chromatographie ionique et à l'aide des couplages entre chromatographie en phase
gazeuse/spectrométrie de masse et chromatographie liquide/spectrométrie de masse. Ces
analyses systématiques ont montré que l'oxydation des polluants organiques de départ par les
radicaux hydroxyles conduit à la formation de trois formes intermédiaires : les intermédiaires
aromatiques (généralement des produits hydroxylés ou des produits sous forme de quinones),
les acides carboxyliques aliphatiques à courte chaîne et les ions inorganiques. Sur la base des
intermédiaires identifiés, un schéma réactionnel de minéralisation plausible a été proposée
pour la minéralisation chaque colorant et de pesticides.

La deuxième partie de l'étude porte sur l'étude de la capacité de production du peroxyde
d'hydrogène (H O ) en utilisant l'éponge de carbone comme un nouveau matériau de cathode 2 2
pour la technique de l'électro-Fenton. Ce étude constitue une première de la littérature. Afin
de mettre en évidence la capacité de production de H O sur l'éponge de carbone, l'électrolyse 2 2
a été réalisée dans les conditions d'électro-Fenton mais en l'absence d'ions ferreux ou ferriques
(pour éviter la décomposition de H O par réaction de Fenton) et l'accumulation de H O dans 2 2 2 2
la solution à été mésurée. Les concentrations de H O accumuléés avec la cathode éponge de 2 2
carbone ont été comparées avec celles obtenues en utilisant le feutre de cdarbones dans les
mêmes conditions opératoires. Les résultats obtenus indiquent clairement que l'éponge de
carbone possède une capacité de production de H O trois fois plus élevée que la cathode 2 2
classique (feutre de carbone) du procédé électro-Fenton. L'effet de certains paramètres
opérationnels tels que la valeur du courant appliqué, la nature d'électrolyte de support, le débit
de l'air comprimé le pH et la température sur la production et l'accumulation de H O avec 2 2
cette cathode a également été étudiés. La valeur optimale du courant appliqué pour la
-2
production de H O a été déterminée commpe 100 mA (5,6 mA cm ). La température et le 2 2
débit de l'air comprimé (O ) ont également un effet significatif sur la quantité de H O 2 2 2
électrogénérés. La valeur de pH de la solution a aussi un effect significatif sur la production
de H O . Le colorant Basic bleu 3 a été choisi comme polluant modèle dans les expériences 2 2
électro-Fenton. La dégradation et la minéralisation de Basic Bleu 3 ont été suivies par HPLC
et TOC respectivement. La cinétique dégradation et de la minéralisation avec la cathode
ix
tel-00601213, version 1 - 17 Jun 2011d'éponge de carbone a été trouvée beaucoup plus rapide que la cathode en feutre de carbone.
Les taux de minéralisation de 91,6% et 50,8% en terme de TOC de la solution aqueuse ont été
déterminé avec l'éponge de carbone et feutre de carbone respectivement au bout de huit
heures d'électrolyse dans les mêmes conditions. L'efficacité du courant de minéralisation de
l'électrode d'éonge de carbone (34,84%) a été trouvée quatre fois plus élevé que celle avec
feutre de carbone (9,13%). Les résultats obtenus ont montré donc que l'électrode en feutre de
carbone peut constituer un matériau de choix pour l'avenir de la conception du système de
traitement de l'eau par le procédé électro-Fenton.

La troisième et dernière partie, de cette thèse concerne l'étude de l'efficacité de diamant dopé
au bore (BDD) comme anode dans la procédé électro-Fenton. Tout d'abord, l'oxydation de la
molécule mère et la capacité de minéralisation de la solution de l'herbicide Propham a été
testé dans des conditions d'oxydation anodique avec l'anode BDD. L'effet des paramètres
experimentaux importants tels que le courant appliqué, la température, le pH, et les types de
l'électrolyte de support sur la vitesse de dégradation et de l'efficacité de minéralisation ont été

étudiés. La vitesse de production des radicaux OH dépend fortement de la valeur du courant
appliqué. Par conséquent, l'effet de la valeurs du courant appliqué sur l'efficacité de
dégradation du Prophame a été examiné en utilisant les valeurs de 30, 50, 100, 150, 300 et
500 mA. Lorsque la valeur appliquée du courant est passe de 30 mA à 50 mA, une légère
augmentation a été observée. Au-delà de cette valeur, l'effet du courant appliquée n'est pas
significative. Dans tous les cas, la dégradation de prophame est complète au bout de 180 min.
Afin de clarifier la capacité d'oxydation du système, nous avons effectué les analyses TOC
des échantillons après 180 min d'électrolyse. Les valeurs d'enlèvement de TOC de la solution
ont été augmentées avec augmentation du courant appliqué. Il est intéressant de noter que
malgré les valeurs assez proches de la vitesse de dégradation initiale de Propham pour
différentes valeurs du courant, la cinétique d'élimination du TOC a été fortement dépendante
de la valeur du courant appliqué. actuelles. Les résultats obtenus montrent que la valeur
optimale du courant était d'environ 300 mA pour la minéralisation du prophame. L'effet de la
température sur l'oxydation anodique du prophame a été étudié pour différentes valeurs de
température entre 15 et 35 ºC, à courant constant de 100 mA. On a observé que la température
joue un rôle non négligeable sur la vitesse de dégradation de Prophame. Auagmentation de la
température de la solution de 15 à 35 ºC accélère significativement la de dégradation. Le pH
du milieu est constitue un autre paramètre important des procédés d'oxydation
électrochimique. Les résultats indiquent que l'efficacité du procédé est méilleur en milieu
x
tel-00601213, version 1 - 17 Jun 2011

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