Elimination of organic waste pollutant solutes in liquid by non-thermal plasmas : comparison of the processes involved at the plasma-liquid interface in Glidard and DBD processes
Elimination de solutés organiques polluants d'effluents liquides par plasma non thermique : comparaison des processus mis en jeu à l'interface liquide-plasma dans les procédés Glidarc et DBD
Résumé
The role of oxidant species created in the gas phase has been investigated in two non-thermal plasma processes applied for the water treatment: Gliding Arc and falling film Dielectric Barrier Discharge (DBD) processes. Three different model organic pollutants have been treated in the two discharge reactors. The obtained results, from easier to more difficult to remove, are as follows: phenol>> Heptanol> pCBA> for the Glidarc reactor and 1-Heptanol >> Phenol> pCBA for DBD falling film reactor. The differences between the two reactors are not only due to the quality and quantity of active species generated in each case but also to the mass transfer at the gas-liquid interface. The removal mechanisms also differ depending on the characteristics of the pollutant treated. Phenol reacts strongly with °NO2 radicals produced by the dissociation of N2O4 in the liquid phase. For 1-Heptanol, the degradation is proceeded by desorption assisted by the gas phase reactions with the short-lived species. For this type of pollutant, the DBD reactor is the most competitive, partly due to the efficient mass transfer owing to the convective movements generated in the liquid by the discharge. In the case of pCBA, the removal rate is weak in the two processes because of the insufficient production of OH° radicals in the solution. Finally, a numerical simulation allowed us to validate the proposed elimination mechanisms
Le rôle des espèces oxydantes produites en phase gazeuse a été étudié dans deux procédés plasmas non-thermiques appliqués au traitement de l'eau : le procédé Glidarc et le procédé à Décharge à Barrière Diélectrique (DBD) à film tombant. Trois polluants organiques modèles ont été traités dans les deux types de réacteurs. Les résultats obtenus, du plus facile au moins facile à être éliminé, sont les suivants : Phénol >> Heptanol > pCBA pour le réacteur Glidarc et Heptanol >> Phénol > pCBA pour la décharge DBD. Les différences entre les deux réacteurs sont dues non seulement à la qualité et à la quantité des espèces actives générées, mais aussi au transfert de matière à l'interface gaz-liquide. Les mécanismes d'élimination diffèrent également selon les caractéristiques du polluant traité. Le phénol réagit fortement avec les radicaux °NO2 produits par dissociation du N2O4 en phase liquide. Pour le 1-Heptanol, l'élimination procède par désorption assistée par les réactions en phase gazeuse avec les espèces à courte durée de vie. Pour ce type de polluant, le réacteur DBD est le plus performant à cause en partie d'un transfert de matière très efficace dû aux mouvements de convection générés dans le liquide par la décharge. Dans le cas du pCBA, le taux de conversion est faible dans les deux procédés à cause de la production insuffisante de radicaux OH° en solution. Enfin, une simulation numérique a permis de valider les mécanismes d'élimination proposés
Loading...