UMR CNRS 6144
Génie des Procédés Environnement et Agroalimentaire
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GEnie des Procédés
Environnement - Agroalimentaire
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Traitement des COVs hydrophobes par systèmes multiphasiques air/eau/huile de silicone

Traitement  des COVs hydrophobes par systèmes...
Chercheur(s)

Introduction/contexte

Le traitement des COVs hydrophobes par voie biologique est étudié dans un biolaveur multiphasique gaz/liquide/liquide (GLL). L'ajout d'une phase liquide organique dispersée dans un système gaz/eau présente l'intérêt d'intensifier le transfert de solutés faiblement solubles (COVs, O2) depuis la phase gazeuse vers la phase aqueuse. La recherche porte sur la compréhension des mécanismes de transfert de masse entre phases et l'acquisition de données expérimentales nécessaires à la validation des modèles.

Objectif du projet

Les systèmes multiphasiques air/eau/huile de silicone sont complexe et il convient :

(i) de montrer leur applicabilité,

(ii) de comparer les capacités de traitement de ces procédés (en termes d'efficacité de transfert, d’hydrodynamique, de pertes de charge, de facilités de fonctionnement, etc…) aux performances des procédés biologiques classiques du type biofiltres.

 

Resultats

Les différents travaux réalisés dans le cadre général de l'étude académique des systèmes multiphasiques GLL en l'absence de micro-organismes ont conduit à proposer un nouveau concept de transfert de matière appelé « concept d’absorption équivalente ». L’élaboration de ce concept a permis d’identifier les caractéristiques optimales des systèmes GLL à mettre en œuvre selon les propriétés physico-chimiques du soluté à transférer. Il a également contribué à réaliser des avancées significatives sur les mécanismes de transfert aux interfaces et sur la caractérisation des chemins possibles de transfert du soluté entre les différentes phases. Par ailleurs, ce concept a permis de calculer l’incidence du choix du ratio volumique eau/huile de silicone sur le dimensionnement des contacteurs gaz/liquide à utiliser. Ces travaux ont été complétés par une collaboration internationale impliquant les Universités espagnoles de Valladolid (G. Quijano et R. Munoz) et de Catalogne (T. Dorado). Un nouveau modèle de transfert / dégradation dans le bassin d’oxydation a été développé. Les simulations réalisées ont permis de définir les paramètres les plus importants pour l’optimisation des performances du biolaveur multiphasique.

 

Applications possibles

Les études actuelles portent sur la démonstration de l'applicabilité du procédé en conditions réelles (projet ADEME CORTEA ABRESOL, 2012-2016).

Un pilote d’études expérimentales à l’échelle semi-industrielle, dimensionné par l’ENSCR et l’EMN et construit par TC-Plastic, a été installé sur le site de la société TOTAL à Lacq pour le traitement d’air chargé en toluène. Ce prototype est actuellement en cours de montage sur le site industriel d'UCB Pharma en Belgique pour le traitement d'effluents industriels issus de la production de produits pharmaceutiques. 

Publications

  • E. Dumont, H. Delmas, Mass transfer enhancement of gas absorption in oil-in-water systems: a review, Chemical Engineering and Processing: Process Intensification. 42 (2003) 419–438.
  •  G. Darracq, A. Couvert, C. Couriol, A. Amrane, D. Thomas, E. Dumont, et al., Silicone oil: An effective absorbent for the removal of hydrophobic volatile organic compounds, J. Chem. Technol. Biotechnol. 85 (2010) 309–313.
  •  G. Darracq, A. Couvert, C. Couriol, D. Thomas, A. Amrane, E. Dumont, et al., Optimization of the volume fraction of the NAPL, silicone oil, and biodegradation kinetics of toluene and DMDS in a TPPB, International Biodeterioration & Biodegradation. 71 (2012) 9–14
  • A.D. Dorado, E. Dumont, R. Muñoz, G. Quijano, A novel mathematical approach for the understanding and optimization of two-phase partitioning bioreactors devoted to air pollution control, Chemical Engineering Journal. 263 (2015) 239–248.
  • E. Dumont, Y. Andrès, P. Le Cloirec, Effect of organic solvents on oxygen mass transfer in multiphase systems: Application to bioreactors in environmental protection, Biochemical Engineering Journal. 30 (2006) 245–252.
  • E. Dumont, Y. Andrès, P. Le Cloirec, Mass transfer coefficients of styrene and oxygen into silicone oil emulsions in a bubble reactor, Chemical Engineering Science. 61 (2006) 5612–5619.
  • E. Dumont, Y. Andrès, Styrene absorption in water/silicone oil mixtures, Chemical Engineering Journal. 200–202 (2012) 81–90.
  • E. Dumont, G. Darracq, A. Couvert, C. Couriol, A. Amrane, D. Thomas, et al., Volumetric mass transfer coefficients characterising VOC absorption in water/silicone oil mixtures, Chemical Engineering Journal. 221 (2013) 308–314.
  • E. Dumont, Y. Andrès, P.L. Cloirec, Mass transfer coefficients of styrene into water/silicone oil mixtures: New interpretation using the “equivalent absorption capacity” concept, Chemical Engineering Journal. 237 (2014) 236–241.
  • E. Dumont, G. Darracq, A. Couvert, C. Couriol, A. Amrane, D. Thomas, et al., Determination of partition coefficients of three volatile organic compounds (dimethylsulphide, dimethyldisulphide and toluene) in water/silicone oil mixtures, Chemical Engineering Journal. 162 (2010) 927–934.
  • E. Dumont, G. Darracq, A. Couvert, C. Couriol, A. Amrane, D. Thomas, et al., VOC absorption in a countercurrent packed-bed column using water/silicone oil mixtures: Influence of silicone oil volume fraction, Chemical Engineering Journal. 168 (2011) 241–248.
  • E. Dumont, G. Darracq, A. Couvert, C. Couriol, A. Amrane, D. Thomas, et al., Hydrophobic VOC absorption in two-phase partitioning bioreactors; influence of silicone oil volume fraction on absorber diameter, Chemical Engineering Science. 71 (2012) 146–152.
  • A. Kundu, E. Dumont, A.-M. Duquenne, H. Delmas, Mass Transfer Characteristics in Gas-liquid-liquid System, Can. J. Chem. Eng. 81 (2003) 640–646.
  • G. Darracq, A. Couvert, C. Couriol, E. Dumont, A. Amrane, P.L. Cloirec, Activated Sludge Acclimation for Hydrophobic VOC Removal in a Two-Phase Partitioning Reactor, Water Air Soil Pollut. 223 (2012) 3117–3124.
  • M. Guillerm, A. Couvert, A. Amrane, É. Dumont, E. Norrant, N. Lesage, et al., Characterization and selection of PDMS solvents for the absorption and biodegradation of hydrophobic VOCs, J. Chem. Technol. Biotechnol. (In press).
  • G. Darracq, A. Couvert, C. Couriol, A. Amrane, P.L. Cloirec, Removal of Hydrophobic Volatile Organic Compounds in an Integrated Process Coupling Absorption and Biodegradation—Selection of an Organic Liquid Phase, Water Air Soil Pollut. 223 (2012) 4969–4997.

 

 

Projets