FR3068259A1 - Procede de suppression, en tout ou partie, de la mousse contenue dans un milieu aqueux comprenant un ou plusieurs agents tensioactifs ou de prevention de formation d'une telle mousse dans un tel milieu aqueux - Google Patents
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Abstract
L'invention a trait à un procédé de suppression, en ou partie, de la mousse contenue dans un milieu aqueux comprenant un ou plusieurs agents tensioactifs ou de prévention de formation d'une telle mousse dans un tel milieu comprenant une étape consistant à soumettre ledit milieu aqueux à l'action combinée d'une irradiation ultraviolette, de peroxyde d'hydrogène et d'un bullage d'air.
Description
PROCÉDÉ DE SUPPRESSION, EN TOUT OU PARTIE, DE LA MOUSSE CONTENUE DANS UN MILIEU AQUEUX COMPRENANT UN OU PLUSIEURS AGENTS TENSIOACTIFS OU DE PRÉVENTION DE FORMATION D'UNE TELLE MOUSSE DANS UN TEL MILIEU AQUEUX
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention a trait à un procédé de suppression, en tout ou partie, de la mousse contenue dans un milieu aqueux comprenant un ou plusieurs agents tensioactifs ou de prévention de formation d'une telle mousse dans un tel milieu aqueux.
Ainsi, un tel procédé trouve son application dans le traitement des effluents aqueux contenant des agents tensioactifs (par exemple, des eaux usées urbaines et/ou industrielles comprenant des agents tensioactifs) et notamment dans les industries qui mettent en œuvre des évaporateurs industriels, dans lesquels un phénomène de moussage inhérent aux agents tensioactifs peut nuire en tout ou partie à l'exploitation de l'installation. Parmi les industries impliquant le traitement d'effluents aqueux comprenant des agents tensioactifs, on peut citer l'industrie du papier, l'industrie de l'agroalimentaire, l'industrie du cuir, l'industrie du textile, l'industrie de produits de métaux ou de composants chimiques (tels que les engrais), l'industrie de dépollution de l'eau, l'industrie nucléaire.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Le traitement d'effluents aqueux peut impliquer une étape d'évaporation en vue de procéder à une concentration de ces effluents. Plus spécifiquement, l'évaporation consiste en une opération unitaire de séparation de différents constituants par passage d'un ou plusieurs de ceux-ci de l'état liquide à l'étape gazeux.
Dans le cadre de l'industrie nucléaire et plus particulièrement du traitement d'effluents radioactifs, la concentration par évaporation est utilisée pour limiter le volume d'effluents en concentrant les éléments radioactifs (soit, en d'autres termes, les éléments lourds) dans le concentrât consécutivement à l'évaporation des éléments légers. Le concentrât peut être ensuite conditionné dans une matrice, par exemple, par cimentation.
L'évaporation implique une opération de chauffage de l'effluent. S'il contient des impuretés, qui diminuent la pression de vapeur par rapport à celle du solvant pur entrant dans la constitution de l'effluent, on assiste à un phénomène de moussage de l'effluent dans l'évaporateur, et notamment la formation de mousses persistantes, qui peuvent être générées par diminution de la tension d'interface induite par la présence d'agents tensioactifs. Les mousses formées conduisent à un dépôt sur les zones échangeuses de chaleur de l'évaporateur et à un phénomène de perte de charge du processus d'évaporation, qui limite le débit en sortie de l'évaporateur. En parallèle, il peut y avoir un phénomène d'entraînement de la mousse avec le distillât, ce qui occasionne une pollution de ce dernier.
Face aux inconvénients induits par la présence de mousses, il a été développé plusieurs méthodes pour procéder à leur élimination, une fois formée, mettant en œuvre des moyens mécaniques (ces méthodes étant qualifiées ci-après de « méthodes mécaniques ») ou des moyens thermiques (ces méthodes étant qualifiées ci-après de « méthodes thermiques »).
Concernant les méthodes mécaniques, elles consistent à provoquer un choc sur les bulles pour engendrer leur rupture par différents moyens mécaniques tels que :
-les brises mousses constitués de barres tournantes, qui abattent la mousse si celle-ci est grossière ;
-l'arrosage par un jet de gaz ou de liquide directement sur la couche de mousse ;
-la pulvérisation de gouttes liquides ou de particules solides sur les mousses ;
-l'envoi d'ondes soniques de choc pour briser les mousses.
Concernant les méthodes thermiques, elles peuvent consister à chauffer la mousse présente au-dessus de la phase liquide au moyen de serpentins chauffants.
Comme signifié ci-dessus, ces deux types de méthodes sont destinés à intervenir sur de la mousse déjà formée. Or dans certains contextes propices au moussage, il peut être avantageux d'intervenir en amont de ce phénomène pour éviter ou à tout le moins amoindrir la formation de mousses. Ceci est rendu possible notamment par le biais de méthodes chimiques, qui consistent à ajouter au milieu liquide susceptible de mousser des agents aptes à inhiber la formation de mousses (dits également agents anti-mousse). Toutefois, ce type de méthodes implique un certain d'inconvénients parmi lesquels :
-la nécessité de trouver un agent anti-mousse adapté au milieu liquide à traiter, par exemple, en termes de solubilité, de stabilité chimique ;
-la pollution du milieu liquide engendrée par l'ajout de l'agent anti-mousse ;
-l'efficacité des agents anti-mousses uniquement dans certaines conditions d'emploi (telle que la concentration, la température).
En parallèle, il a été également identifié que certains agents présents dans des effluents aqueux, comme les agents tensioactifs, contribue à la formation et la préservation des mousses formées, ce qui ouvre une nouvelle voie pour prévenir, en tout ou partie, le phénomène en moussage en jouant sur l'élimination de ces agents tensioactifs.
Ainsi, au vu ce qui existe, les inventeurs se sont fixé pour objectif de proposer un procédé de suppression, en tout ou partie, de la mousse formée dans un milieu aqueux comprenant un ou plusieurs agents tensioactifs ou de prévention de la formation de mousse dans un tel milieu, par élimination de ces agents tensioactifs mettant en œuvre une combinaison motivée de moyens physico-chimiques.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
Ainsi, l'invention a trait à un procédé de suppression, en tout ou partie, de la mousse contenue dans un milieu aqueux comprenant un ou plusieurs agents tensioactifs ou de prévention de formation d'une telle mousse dans un tel milieu comprenant une étape consistant à soumettre ledit milieu aqueux à l'action combinée d'une irradiation ultraviolette, de peroxyde d'hydrogène et d'un bullage d'air.
En procédant à cette action combinée, les auteurs de la présente invention ont pu constater, de manière surprenante, une élimination efficace du ou des agents tensioactifs compris dans le milieu aqueux ainsi traité.
Sans être lié par la théorie, l'efficacité du procédé peut s'expliquer par les considérations suivantes.
En effet, la présence de bulles d'air liée à la mise en œuvre du bullage génère une multiplicité d'interfaces air/eau, sur lesquelles les agents tensioactifs viennent s'adsorber spontanément selon une orientation préférentielle avec les parties hydrophobes des agents orientés vers l'intérieur des bulles et les parties hydrophiles orientées vers l'extérieur des bulles, à savoir vers le milieu aqueux. Ce phénomène est notamment illustré sur la figure 1 jointe en annexe représentant, de manière schématique, une bulle d'air 1 dans le milieu aqueux 3, autour de laquelle sont disposées des molécules d'agents tensioactifs 5 avec, chacune, une partie hydrophobe 7 orientée vers l'intérieur de la bulle et une partie hydrophile 9 orientée vers l'extérieur de la bulle. Ainsi sélectivement concentrés, les agents tensioactifs subissent efficacement l'attaque des radicaux hydroxyles générés par la dégradation du peroxyde d'hydrogène en présence de l'irradiation ultraviolette, lesquels radicaux provoquent à l'interface des bulles, la rupture des liaisons entre les parties hydrophiles et les parties hydrophobes des molécules d'agents tensioactifs. Une fois ces parties séparées, les agents tensioactifs sont totalement inactifs, augmentant ainsi la tension de surface et inhibant ainsi leur pouvoir moussant.
Comme mentionné ci-dessus, pour accéder à la suppression de mousse présente dans un milieu aqueux comprenant un ou plusieurs agents tensioactifs ou pour prévenir la formation de celle-ci, le procédé comprend l'action combinée d'une irradiation ultraviolette, de l'eau oxygénée et d'un bullage d'air.
Par irradiation ultraviolette, on entend, classiquement, un rayonnement électromagnétique présentant une longueur d'onde plus courte que celle de la lumière visible, mais plus longue que celle des rayons X, à savoir une longueur d'onde pouvant s'échelonner de 100 à 400 nm.
Plus spécifiquement, l'irradiation ultraviolette peut être une irradiation aux rayons UV-C, c'est-à-dire aux rayons présentant une longueur d'onde allant de 200 nm à 280 nm.
L'irradiation ultraviolette peut être réalisée au moyen d'une lampe UV émettrice d'une telle irradiation. Cette lampe UV peut être disposée dans un fourreau, par exemple, en quartz, qui laisse passer la majorité du rayonnement UV.
Lorsque le milieu aqueux à traiter est déjà surmonté d'une couche de mousse, l'introduction du peroxyde d'hydrogène peut être réalisée de plusieurs manières distinctes :
-soit par injection du peroxyde d'hydrogène directement dans le milieu aqueux (c'est-à-dire pas dans la mousse surmontant ledit milieu aqueux) ; ou
-soit par injection du peroxyde d'hydrogène directement dans la mousse surmontant ledit milieu aqueux ;
ces deux modes d'ajout ayant révélé une efficacité similaire dans le cadre de la mise en œuvre du procédé de l'invention.
Le peroxyde d'hydrogène peut être ajouté en une quantité choisie de sorte à ce que le rapport de concentrations molaires (lesdites concentrations étant exprimées en mol/L) entre le peroxyde d'hydrogène et le ou les agents tensioactifs dans le milieu aqueux soit, préférentiellement, de 6 à 10.
Le bullage d'air peut être effectué, de manière classique, par injection d'air directement dans le milieu aqueux, l'air ainsi entré en contact avec ce milieu formant des bulles d'air au sein du milieu aqueux.
Selon le procédé de l'invention, l'action combinée de l'irradiation ultraviolette, du peroxyde d'hydrogène et du bullage d'air peut être réalisée de différentes manières, pourvu que ces moyens coexistent ensemble lors de la mise en œuvre du procédé de l'invention.
Ainsi, le milieu aqueux comprenant de la mousse peut être soumis à une irradiation ultraviolette et un bullage d'air avec ajout de peroxyde d'hydrogène, l'irradiation ultraviolette et le bullage d'air étant maintenus une fois cet ajout effectué pendant une durée suffisante pour obtenir l'élimination de tout ou partie du ou des agents tensioactifs.
La durée de maintien de l'irradiation ultraviolette, du bullage d'air peut être aisément déterminée par l'homme du métier :
-soit en prélevant des échantillons du milieu aqueux à différentes durées de traitement et en mesurant la concentration en agent(s) tensioactif(s), la durée de maintien retenue correspondant à une concentration pour laquelle le maintien de la mousse n'est plus possible ;
-soit de manière simplement visuelle, la durée de maintien correspondant à celle pour laquelle la mousse n'est plus visible à l'œil nu (en d'autres termes, le procédé de l'invention permet de suivre visuellement la présence d'agents tensioactifs moussants).
Comme agents tensioactifs susceptibles d'être présents dans le milieu aqueux et susceptibles d'être traités par le procédé de l'invention, on peut citer les agents tensioactifs anioniques, tels que ceux comprenant un sel d'acide gras, un sel alkylsulfate (comme le laurylsulfate de sodium), un sel alkylbenzènesulfate (comme le dodécylbenzènesulfonate de sodium), un sel alkylphosphate ou un sel sulfosuccinate diester, un sel éthylènediaminetétraacétate ; les agents tensioactifs non ioniques, tels que ceux comprenant un polyoxyéthylène alkyléther, un ester d'acide gras polyoxyéthylène, des polyglucosides d'alkyle ; les agents tensioactifs cationiques, tels que ceux comprenant des halogénures d'alkyl- et/ou aryl-ammoniums quaternaires ; les agents tensioactifs zwitterioniques ou amphotères, tels que les agents tensioactifs comprenant un groupe bétaïne.
A titre d'exemples spécifiques, on peut citer, plus spécifiquement, les agents tensioactifs non ioniques de la famille des polyglucosides d'alkyle et/ou les agents tensioactifs anioniques comprenant un sel éthylènediaminetétraacétate.
Le procédé de l'invention peut être mis en œuvre dans un seul réacteur muni d'une source de rayonnement UV et connecté à des moyens de bullage.
Outre la destruction de la mousse, le cas échéant, ce procédé peut permettre également de s'affranchir du phénomène de moussage (c'est-àdire empêcher ce phénomène), ce qui peut être particulièrement intéressant pour des effluents destinés à être traités dans des évaporateurs. Pour ce faire, le procédé de l'invention peut être mis en œuvre en amont de l'évaporateur, ce qui signifie que les effluents ainsi prétraités seront exempts d'agents tensioactifs à l'introduction dans l'évaporateur, ce qui permettra d'éviter la formation de mousses dans l'évaporateur et les inconvénients associés, à savoir :
-la perte de charge d'évaporation due à la présence d'agents tensioactifs moussants ;
-la nécessité de procéder à l'arrêt de fonctionnement de l'appareillage pour assurer son nettoyage.
Enfin, le procédé de l'invention est une technologie verte, puisqu'il met en œuvre des moyens techniques non polluants. Le seul produit chimique utilisé est le peroxyde d'hydrogène qui génère des radicaux hydroxydes, qui oxydent les composés organiques, comme les agents tensioactifs, présents dans le milieu aqueux à traiter. Le peroxyde d'hydroxyde génère donc des produits qui sont aussitôt consommés.
L'invention va à présent être décrite en référence aux exemples fournis ci-dessous donnés à titre illustratif et non limitatif.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
La figure 1 est une représentation schématique d'une bulle d'air dans le milieu aqueux, autour de laquelle sont disposées des molécules d'agents tensioactifs.
La figure 2 est un graphique illustrant l'évolution de la concentration en agents tensioactifs C (en mg.L’1) en fonction de la durée de traitement t (en min) pour deux essais de l'exemple 1.
La figure 3 est un graphique illustrant l'évolution de la hauteur de mousse H (en cm) en fonction de la durée d'essai t (en minutes) pour trois essais de l'exemple 2.
La figure 4 est un graphique illustrant l'évolution de la concentration en agents tensioactifs C (en mg.L1) en fonction de la durée de traitement t (en minutes) pour quatre essais de l'exemple 3.
La figure 5 est un graphique illustrant l'évolution de la concentration en agents tensioactifs C (en mg.L1) en fonction de la durée de traitement t (en minutes) pour trois essais de l'exemple 5.
La figure 6 est un graphique illustrant l'évolution de cette durée de traitement t (en minutes) en fonction de la concentration initiale en agents tensioactifs C (en mg.L1) pour trois essais de l'exemple 5.
La figure 7 est un graphique illustrant l'évolution de la concentration en TFD4 C (en mg.L1) en fonction de la durée de traitement t (en minutes) pour un essai de l'exemple 6.
EXPOSÉ DÉTAILLÉ DE MODES DE RÉALISATION PARTICULIERS
Exemple 1
Cet exemple illustre la mise en œuvre du procédé de l'invention et prouve son efficacité par rapport à un procédé non conforme à l'invention.
Pour ce faire, il est utilisé un réacteur tubulaire, dans lequel se trouve une lampe UV-C. Cette lampe est une lampe tubulaire à basse pression (Modèle NNI 50/26 XL fourni par Heraeus Noblelight) présentant un pic d'émission dans le domaine des UV-C à 254 nm. La puissance photonique à 254 nm est de 17 W (selon les précisions du fournisseur) et la puissance électrique est de 55 W. La lampe est mise à chauffer pendant 5 minutes avant l'introduction d'une solution dans le réacteur, de sorte à atteindre sa pleine puissance photonique.
Après ces 5 minutes, une solution aqueuse de 500 mL comprenant 100 mg.L1 d'agents tensioactifs, soit 156 mg.L1 de Glucopon, est introduite dans le réacteur tubulaire par des piquages supérieurs au niveau du couvercle par le biais d'un entonnoir.
Le Glucopon est constitué de 36% d'eau et de 64% d'un mélange d'agents tensioactifs non ioniques, qui sont des polyglucosides d'alkyle ayant des chaînes carbonées linéaires comme queues hydrophobes et des têtes polaires composées d'une ou plusieurs unités glucose, la formule des polyglucosides d'alkyle étant la suivante :
dans laquelle l<x<5 et 6<n<18.
Ensuite, la solution est agitée par un bullage d'air à un débit de 6 L.h 1 via un fritté positionné dans la partie inférieure du réacteur. Un premier essai est réalisé sans peroxyde d'hydrogène et un second essai est réalisé avec peroxyde d'hydrogène (lequel est introduit simultanément au démarrage du bullage d'air, le démarrage du bullage d'air correspondant au temps t=0) selon un rapport de concentrations molaires [H2O2]/[Agents tensioactifs] de 10, soit une concentration en peroxyde d'hydrogène de 2,57*103 mol.L1.
Des prélèvements d'échantillons sont effectués au cours du temps et sont analysés par tensiométrie de surface, qui permet de remonter à la concentration en agents tensioactifs.
Les résultats sont reportés sur la figure 2, qui représente un graphique illustrant l'évolution de la concentration en agents tensioactifs C (en mg.L’1) en fonction de la durée de traitement t (en min) (c'est-à-dire la durée pendant laquelle les solutions sont soumises concomitamment à une irradiation UV-C et un bullage d'air) avec une courbe a) pour le premier essai et une courbe
b) pour le deuxième essai.
La réaction de dégradation de l'agent tensioactif par photolyse directe (c'est-à-dire sans action du peroxyde d'hydrogène) est beaucoup plus lente que la réaction en présence du peroxyde d'hydrogène. Par photolyse directe, les agents tensioactifs sont dégradés assez rapidement durant les dix premières minutes de réaction en passant de 100 à 70 mg.L1. Puis la cinétique diminue jusqu'à atteindre un palier à 50 mg.L1 au bout de 50 minutes.
Sous l'action combinée UV/H2O2/bullage d'air, le peroxyde d'hydrogène, qui est introduit dans le réacteur à t=0, génère des espèces radicalaires qui séparent les parties hydrophobes et les parties hydrophiles des agents tensioactifs et stoppe le pouvoir moussant des agents tensioactifs. La dégradation du Glucopon commence donc très rapidement et la concentration en agents tensioactifs diminue fortement durant les deux premières minutes de réaction jusqu'à se stabiliser à 10 mg.L’1. 73% des tensioactifs sont dégradés en seulement 1 minute et la deuxième minute permet d'en dégrader 20% supplémentaire. Ce temps de dégradation est extrêmement court.
Exemple 2
Cet exemple illustre la mise en œuvre du procédé de l'invention notamment en jouant sur deux modes d'injection du peroxyde d'hydrogène dans un milieu aqueux surmonté d'une couche de mousse préformée, le premier mode se faisant directement dans la mousse surmontant la phase liquide et le deuxième mode se faisant dans la phase liquide sous-jacente. En outre, cette exemple démontre également que l'on peut suivre visuellement la disparition des agents tensioactifs grâce à la hauteur de mousse.
Pour ce faire, il est procédé, dans un premier temps, à la préparation d'un milieu aqueux surmonté de la couche de mousse.
Ce milieu aqueux surmonté d'une couche de mousse est préparé par introduction de 500 mL de solution à 100 mg.L1 en Glucopon (de même nature que celui de l'exemple 1 ci-dessus) (soit 64 mg.L1 en agents tensioactifs) dans un réacteur tubulaire, la solution ainsi introduite étant, ensuite, soumise à un bullage d'air dont le débit est fixé à 6 L.h’1. De la mousse se forme progressivement et remplit le réacteur en deux minutes environ. Le débit d'air est abaissé à 3,9 L.h1, ce qui permet de stabiliser la hauteur de mousse au maximum de sa hauteur, soit 13 cm dans ce cas.
A partir de ce milieu aqueux surmonté d'une couche de mousse soumis à un bullage fixé à un débit de 3,9 L.h1 sont réalisés 5 essais de dégradation :
a) un essai dans lequel le milieu aqueux surmonté d'une couche de mousse de 13 cm est soumis uniquement à une irradiation UV dans les conditions définies à l'exemple 1 ;
b) un essai dans lequel le milieu aqueux surmonté d'une couche de mousse de 13 cm est soumis, sans irradiation UV, à l'ajout de peroxyde d'hydrogène à une concentration de 1,70.10 3 mol.L’1 à t=0 ;
c) un essai dans lequel le milieu aqueux surmonté d'une couche de mousse de 13 cm est soumis à une irradiation UV dans les conditions définies à l'exemple 1 et à un ajout de peroxyde d'hydrogène à une concentration de 1,70.103 mol.L1 à t=0 directement dans le milieu aqueux sous-jacent ;
d) un essai dans lequel le milieu aqueux surmonté d'une couche de mousse de 13 cm est soumis à une irradiation UV dans les conditions définies à l'exemple 1 et à un ajout de peroxyde d'hydrogène à une concentration de 1,70.103 mol.L1 à t=0 directement dans la couche de mousse ;
e) un essai dans lequel le milieu aqueux surmonté d'une couche de mousse de 13 cm n'est soumis ni à une irradiation UV ni à un ajout de peroxyde d'hydrogène, cet essai servant de référence, la hauteur de mousse restant constante.
Les résultats obtenus sont reportés sur la figure 3 jointe en annexe, qui illustre l'évolution de la hauteur de mousse H (en cm) en fonction de la durée d'essai t (en minutes) (courbes a) pour l'essai a), courbe c) pour l'essai c), courbe d) pour l'essai d) et courbe e) pour l'essai e)).
Pour l'essai a), la hauteur de mousse diminue au cours du temps et atteint 3 cm de hauteur en 60 min puis se stabilise, ce qui se caractérise par un palier sur la courbe a). L'hypothèse qui peut être faite est que les radicaux formés dégradent préférentiellement les sous-produits réactionnels organiques majoritaires (qui n'appartiennent plus à la famille des agents tensioactifs et qui n'ont donc pas de pouvoir moussant) par rapport aux agents tensioactifs restants minoritaires (qui ont toujours un pouvoir moussant) qui stabilisent la mousse. Dans ce cas, la hauteur de mousse ne peut plus diminuer.
L'essai b) réalisé avec une hauteur de mousse initiale de 13 cm sans UV, en présence uniquement de H2O2 a abouti à une hauteur de mousse constante sur 120 min. La courbe relative à cet essai b) n'est pas représentée car elle se confond avec la courbe e), qui indique également une hauteur constante de mousse.
Dans le cas du procédé conforme à l'invention impliquant l'action combinée UV-H2O2/bullage (courbes c) et d)), le drainage de la mousse est total et rapide puisqu'il intervient au bout de seulement six minutes de réaction, que l'ajout de peroxyde d'hydrogène soit effectué dans la mousse ou dans la phase liquide sous-jacente. Dans ce cas, les valeurs de tension de surface en fin d'essais sont les mêmes que ceux de l'eau soit 71 mN/m, ce qui signifie que tous les agents tensioactifs ont été dégradés.
Lorsque l'ajout de H2O2 est réalisé à t=0, c'est-à-dire en même temps que le bullage, une pellicule de mousse d'environ un centimètre se forme durant la première minute de réaction puis est immédiatement drainée. La solution de Glucopon perd donc ses propriétés moussantes très rapidement dans ces conditions.
Exemple 3
Cet exemple est destiné à démontrer l'impact du bullage d'air sur la dégradation des agents tensioactifs.
Pour ce faire, les essais suivants ont été réalisés :
-un essai a), dans lequel la solution décrite à l'exemple 1 est soumise au même traitement que celui décrit à l'exemple 1, si ce n'est que le bullage d'air est remplacé par une agitation magnétique sous batch ;
-un essai b), dans lequel la solution décrite à l'exemple 1 est soumise au même traitement que celui décrit à l'exemple 1, si ce n'est que le bullage d'air est remplacé par une circulation de la solution dans le réacteur via une pompe péristaltique selon un débit de 0,44 L.min’1 (pour maintenir un volume de 500 mL dans le réacteur, 750 mL de la solution de l'exemple 1 sont soumis à la circulation) ;
-un essai c) réalisé dans des conditions similaires à l'essai b) si ce n'est que le bullage d'air est réinstauré dans les conditions énoncées à l'exemple
1.
Les résultats sont reportés sur la figure 4 jointe en annexe, qui illustre l'évolution de la concentration en agents tensioactifs C (en mg.L’1) en fonction de la durée de traitement t (en minutes) (courbes a), b) et c) pour les essais a), b) et c)). A titre comparatif, il est rajouté sur cette figure, la courbe du second essai de l'exemple 1 (dite courbe d)).
Sous agitation magnétique, c'est-à-dire selon l'essai a), les molécules se dégradent à une vitesse nettement moins rapide qu'avec le bullage, jusqu'à atteindre une valeur de 32 mg.L1 au bout de 21 minutes, alors que cette concentration est atteinte en moins d'une minute sous bullage. Au-delà de 21 minutes, la dégradation est terminée avec l'apparition d'un palier à 28 mg.L1.
En circulation, selon l'essai b), la dégradation est encore plus faible mais la solution à traiter est plus importante puisqu'il y a 750 mL. Au bout d'une heure de réaction, la concentration finale en agents tensioactifs est de 45 mg.L1.
Enfin selon l'essai c), les résultats sont identiques à ceux obtenus avec le bullage seul, ce qui démontre l'absence d'apport de la circulation pour la dégradation des agents tensioactifs.
Exemple 4
Dans cet exemple 4, un essai reproduit dans des conditions similaires de l'exemple 1 a été mis en œuvre, si ce n'est que le rapport [H2O2]/[Agents tensioactifs] n'est plus fixé à 10 mais à une valeur de 6 (en maintenant toujours la concentration initiale des agents tensioactifs à 2,57*10’4 mol.L’1).
Avec un ratio de 6, environ quatre centimètres de mousse se forment durant les deux premières minutes, avant de disparaître. La vitesse de réaction avec un ratio de 6 est similaire à celle de l'expérience de référence (avec un ratio de 10) et est terminée en trois minutes pour atteindre la même concentration finale de 5 mg.L_1.
Exemple 5
Dans cet exemple, des essais reproduits dans des conditions similaires à l'exemple 1 ont été mis en œuvre, si ce n'est avec des concentrations en agents tensioactifs différentes (respectivement 100 mg/L pour l'essai 1, 250 mg/L pour l'essai 2 et 500 mg/L pour l'essai 3).
Les résultats des essais sont reportés sur la figure 5 jointe en annexe, qui illustre l'évolution de la concentration en agents tensioactifs C (en mg/L) en fonction de la durée de traitement t (en minutes) (courbes a) à c) respectivement pour les essais 1 à 3).
Les résultats présentés sur cette figure démontrent une cinétique rapide pour l'essai b) (c'est-à-dire avec la solution à concentration initiale de 250 mg.L1) en début de réaction. La courbe rejoint les valeurs obtenues pour l'essai a) (c'est-à-dire avec la solution à concentration initiale de 100 mg.L1) à partir de trois minutes indiquant une dégradation quasi-totale des agents tensioactifs. Il faut donc juste 33% de durée de traitement supplémentaire pour dégrader 150% d'agents tensioactifs en plus.
Pour l'essai c) (c'est-à-dire avec la solution à concentration initiale de 500 mg.L1), la hauteur de mousse formée atteint un maximum de quatre centimètres environ au bout de deux minutes. On considère que cette faible quantité de mousse ne modifie pas la concentration en agents tensioactifs dans la solution. La concentration diminue rapidement jusqu'à 50 mg.L1 au bout de quatre minutes, puis elle diminue plus lentement jusqu'à atteindre un niveau inférieur à 10 mg.L1 au bout de 16 minutes.
Il a été procédé également à la détermination de la durée de traitement nécessaire pour atteindre 90% (+/-5%) d'abattement des agents tensioactifs en fonction des concentrations initiales.
Les résultats sont reportés sur la figure 6 jointe en annexe, qui illustre l'évolution de cette durée de traitement t (en minutes) en fonction de la concentration initiale en agents tensioactifs C (soit dans notre cas, respectivement pour 100 mg.L1, 250 mg.L1 et 500 mg.L1).
Les temps de dégradation sont extrêmement rapides même avec la solution à concentration initiale de 500 mg.L1, puisque 90% de la quantité d'agents tensioactifs sont dégradés en quatre minutes.
Exemple 6
Cet exemple illustre la mise en œuvre du procédé de l'invention conforme à l'invention dans des conditions de l'exemple 1, si ce n'est que la composition utilisée n'est plus du Glucopon mais une solution de TFD4 (qui est un mélange d'éthylènediaminetétraacétate de tétrapotassium, d'hydroxyde de potassium et de pyrophosphate de tétrasodium).
Cet exemple a été réalisé dans des conditions similaires à l'exemple 1, si ce n'est que la concentration de 0,1 g.L1 a trait à la concentration de la solution de TFD4 et non plus des agents tensioactifs en tant que tels. Il ressort de cet essai une cinétique très rapide (dès une minute de réaction) dégradant l'ensemble des agents tensioactifs présents dans cette solution.
Un second essai est réalisé avec une concentration plus élevée de 2g.L_1 de TFD4 et une concentration en peroxyde d'hydrogène de 3,89.10 3 mol.L1. A cette concentration, le TFD4 ne mousse pas sous bullage à température ambiante mais peut mousser à des températures d'utilisation 5 supérieures à la température ambiante.
Les résultats de ce second essai sont reportés sur la figure 7, qui illustre l'évolution de la concentration en TFD4 C (en mg.L’1) en fonction de la durée de traitement t (en minutes).
La concentration des agents tensioactifs contenus dans le TFD4 10 chute rapidement pour atteindre une valeur proche de zéro après deux minutes de réaction. La dégradation de ces agents tensioactifs se révèle être très efficace, tout comme ce qui a été montré pour le Glucopon. Un essai sous agitation magnétique permettrait de confirmer que l'action combinée UV/H2O2/bullage d'air est bien à l'origine de cette cinétique rapide.
Claims (4)
- REVENDICATIONS1. Procédé de suppression, en tout ou partie, de la mousse contenue dans un milieu aqueux comprenant un ou plusieurs agents tensioactifs ou de prévention de formation d'une telle mousse dans un tel milieu comprenant une étape consistant à soumettre ledit milieu aqueux à l'action combinée d'une irradiation ultraviolette, de peroxyde d'hydrogène et d'un bullage d'air.
- 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'irradiation ultraviolette est une irradiation aux rayons UV-C.
- 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ou les agents tensioactifs sont des agents tensioactifs anioniques, tels que ceux comprenant un sel d'acide gras, un sel alkylsulfate, un sel alkylbenzènesulfate, un sel alkylphosphate ou un sel sulfosuccinate diester, un sel éthylènediaminetétraacétate ; les agents tensioactifs non ioniques, tel que ceux comprenant un polyoxyéthylène alkyléther, un ester d'acide gras polyoxyéthylène, des polyglucosides d'alkyle ; les agents tensioactifs cationiques, tels que ceux comprenant des halogénures d'alkyl- et/ou aryl-ammoniums quaternaires ; les agents tensioactifs zwitterioniques ou amphotères, tels que les agents tensioactifs comprenant un groupe bétaïne.
- 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le ou les agents tensioactifs sont des agents tensioactifs non ioniques de la famille des polyglucosides d'alkyle et/ou des agents tensioactifs anioniques comprenant un sel éthylènediaminetétraacétate.
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Citations (4)
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| RU2348585C1 (ru) * | 2007-11-06 | 2009-03-10 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Эксорб" | Способ очистки воды от органических веществ |
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-
2017
- 2017-06-29 FR FR1756060A patent/FR3068259B1/fr active Active
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