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Traitements de l'eau

Depuis 25 ans, la recherche sur le traitement de l’eau s’est fortement développée. Les contrôles de pollution sont plus rigoureux et la législation devient de plus en plus stricte sur la qualité de l’eau potable. De nouveaux procédés de traitement ont été proposés tels que les Techniques d’Oxydation Avancées (TOAs), très intéressantes pour la dégradation de polluants organiques récalcitrants. Ces techniques sont complémentaires aux techniques habituelles de floculation, précipitation, adsorption sur charbon activé ou osmose inverse. Le traitement chimique par les TOAs peut conduire à la minéralisation complète des polluants en CO2 et autres composés minéraux tels que Cl-, SO42-, NH4+...

Les TOAs sont basées sur l’utilisation des radicaux hydroxyles comme oxydant primaire pour la dégradation de polluants organiques. Les TOAs, tels que les systèmes U.V.-peroxyde, ozone ou processus photo-Fenton ont largement démontré leurs efficacités dans l’oxydation de composés organiques. Trois autres TOAs (la photocatalyse, la sonolyse et la radiolyse gamma) ont émergé ces dernières années.

La radiolyse concerne l’ensemble des transformations chimiques provoquées par l’interaction de rayonnements ionisants avec le milieu liquide traversé. Ces rayonnements peuvent être de nature variable (électrons, photons, neutrons, particules chargées lourdes), mais le plus couramment utilisé est le rayonnement gamma émis soit par le 60Co (photons de 1,17 et 1,33 MeV), soit par le 137Cs (photons d’environ 660 keV). Ces photons ionisent le solvant (aqueux ou éthanolique), en produisant très rapidement (quelques dizaines de nanosecondes) des espèces radicalaires.

Le polluant dissous dans le solvant ainsi irradié ne subit pas directement l’effet des rayonnements ionisants car sa concentration est choisie suffisamment faible (en général inférieure à 10-3 M/L) pour que cet effet direct soit négligeable. En revanche, le polluant dissous subi l’action des radicaux libres produits par la radiolyse du solvant. La radiolyse gamma est surtout utilisée pour étudier l’oxydation de molécules d’intérêt biologique, qu’il s’agisse des glucides, des protéines, des acides nucléiques ou des lipides.


Une telle approche permet en effet d’étudier les sites d’attaque de ces composés par des espèces radicalaires produites par radiolyse, et de comprendre les mécanismes réactionnels qui en résultent.

Le polluant dissous dans le solvant ainsi irradié ne subit pas directement l’effet des rayonnements ionisants car sa concentration est choisie suffisamment faible (en général inférieure à 10-3 M/L) pour que cet effet direct soit négligeable. En revanche, le polluant dissous subi l’action des radicaux libres produits par la radiolyse du solvant. La radiolyse gamma est surtout utilisée pour étudier l’oxydation de molécules d’intérêt biologique, qu’il s’agisse des glucides, des protéines, des acides nucléiques ou des lipides. Une telle approche permet en effet d’étudier les sites d’attaque de ces composés par des espèces radicalaires produites par radiolyse, et de comprendre les mécanismes réactionnels qui en résultent.

La sonolyse est une technique nouvelle utilisant les ultrasons pour dégrader des polluants en milieu aqueux. La propagation d’ultrasons dans l’eau conduit à la formation de micro-bulles de cavitation. A l’intérieur de ces micro-bulles règnent des conditions extrêmes de température et de pression qui conduisent à la dissociation de l’eau et à la production de radicaux OH°, HOO°, etc. Les fréquences d’utilisation varient de 20 KHz à 400 KHz suivant les études.

Enfin, la photocatalyse hétérogène est apparue dans les années 1970. Cette technique consiste à irradier, naturellement par le soleil ou artificiellement par lampe, un semi-conducteur. Ce matériau subit une excitation qui permet à un électron de la bande de valence d’être éjecté dans la bande de conduction suivant la réaction suivante :

[1]
[2

Le trou h+ formé peut réagir avec un groupement hydroxyle adsorbé à la surface du semi-conducteur pour former des radicaux OH° très oxydants. En général, le semi-conducteur utilisé est le dioxyde de titane.

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