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Chimie de l'oxydation

UV-Oxidation im Verfahrensvergleich
Illustration des différents processus en fonction du volume et de concentration de la DCO

L'oxydation UV utilisant la technologie Enviolet®

 

ACK est spécialisé dans le "processus d'oxydation avancée" (AOP) pour les applications industrielles. Pour cela, nous appliquons deux groupes différents de processus de traitement:

- Enviolet®:  L'oxydation des solutions fortement concentrées ​​homogènes

- UV Deep-Clean ®: Oxydation des solutions hétérogènes ​​par l'obtention de très faibles concentrations finales

La base du l'oxydation à la lumière ultraviolette

Les Fondament:
La condition pour la photoréaction d'une molécule R est l'absorption de la lumière par cette molécule (Calvert und Pitts, 1966). La quantité de lumière absorbée A_λ est décrite par la loi de Beer- Lambert, où I0 est l'intensité lumineuse avant l'absorption de la lumière et I l'intensité de lumière restante après l’absorption au travers de la solution. L'absorption de la lumière est fonction de la concentration C, de l'épaisseur de la couche d et du coefficient d'extinction molaire  ε_(λ ).
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Par absorption de la lumière avec une énergie suffisante, une molécule excitée et stimulée R* est générée à partir de la molécule R, qui voit son niveau d'énergie élevé par la quantité d'énergie apportée par les photons. En principe, cette absorption est une exigence de base pour tout type de photo réaction. Cela signifie, en préambule, que des solutions très sombres peuvent être traitées par oxydation UV, si les réacteurs sont convenablement conçus et construits.

R* peut continuer sa réaction à partir de cet état, soit directement, soit revenir à son état initial par le biais d’intermédiaires réactifs, ou physiquement par des produits photo. Par le biais de réactions chimiques ultérieures, les radicaux, les ions radicalaires, les ions ou les fragments stables sont générés dans des solutions aqueuses, et peuvent continuer leurs réactions par processus thermiques.
En présence d'agents oxydants, des réactions supplémentaires se produisent :
Par exemple, avec une lumière de longueur d'onde appropriée, le peroxyde d'hydrogène (H2O2) peut être transformé en radicaux hydroxyles très réactifs par le biais de la photolyse, qui réagissent rapidement avec les composés organiques et inorganiques de l'eau (LAMING et al. 1969, Baxton et Wilmarth 1963, HOCHNADEL 1962) :

Ces radicaux hydroxyles (OH-radicaux) ne sont pas seulement généré avec une quantité moindre de produits chimiques (Legrini et al. 1993), mais aussi avec un apport d'énergie plus économique (Bolton et Cater 1994). Pour cette raison, l'AOP est également très bien adaptée aux hautes concentrations cibles pour un traitement efficace des polluants dans les solutions aqueuses telles que les eaux usées fortement contaminées, les bains de galvanoplastie et de l'eau de process ultrapure. Toutefois, pour le traitement à niveau des ppb, des catalyseurs sont généralement utilisés au lieu de H2O2 (voir UV-Deep-Clean ®).

La dégradation des composés organiques par l'intermédiaire des radicaux-OH est initiée par la captation d'hydrogène (Haber und Willstätter 1931):  

Avec la présence d'oléfines, une addition électrophile des radicaux-OH suit:

Ces réactions initiées mènent à plein de possibilités de réaction des différents radicaux générés. En présence d'oxygène un radical peroxyle organique est formé :

 

Par ailleurs, une rivalité entre ces différents types de réactions peut se produire:

 

En général, la polymérisation n'est pas une réaction souhaitable car les produits polymérisés peuvent entraîner des problèmes de précipitation sur la surface de la lampe UV. Pour cette raison, il est important d'éviter une telle polymérisation par la conception des processus de contrôle et de construction de réacteurs UV appropriés. Des équipements de traitement supplémentaires peuvent être nécessaires dans de tels cas afin d’obtenir les conditions de réaction optimales pour un processus d'oxydation efficace.
Le radical peroxyle (RHO 2 •) peut aussi par exemple continuer sa réaction comme suit:

Les aldéhydes résultant respectivement cétones s'oxydent en acides carboxyliques à travers du processus de réaction suivant, qui seront soumis à une décarboxylation soit thermique ou photo-chimique (WEEKS und MATHESON 1955).

llustration des changements de couleurs typiques pendant le processus de traitement des eaux usées industrielles avec l’Enviolet ®.

llustration des changements de couleurs typiques pendant le processus de traitement des eaux usées industrielles avec l’Enviolet® UV-process.Enviolet ®.

La dégradation efficace on peut remarquer à l'œil nu. Changement de couleur du brun-noir, avant le traitement, à l'incolore à la fin du processus l'Enviolet®.

Installation UV Industrielle

Nous avons maîtrisé, non seulement les fondements théoriques d'une AOP, mais nous pouvons aussi convertir cette théorie dans une installation UV adapté, commercial et efficient.

Oxydation de DCO à la lumière ultraviolette
Oxydation de CN