Régénération sonolytique d’un charbon actif en grain saturé par un composé phénolique dans divers types de réacteur
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Date
2016
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Abstract
Dans l’objectif de développer un nouveau procédé de régénération du charbon actif,
nous avons examiné la désorption du 4-chlorophénol (4-CP) du charbon actif en grain (CAG)
par ultrasons de basse fréquence (20 kHz). L’étude est menée dans trois types de réacteur
ultrasonore : fermé, en circuit fermé et continu. La désorption de 4-CP de la surface de
l’adsorbant par sonication est due aux effets physiques des ultrasons et à la cavitation, qui
donnent lieu à une forte convection dans le milieu à travers divers phénomènes physiques,
qui sont des processus dynamiques à l’échelle microscopique. Dans le réacteur fermé, l’effet
des paramètres opératoires tels que la masse de CAG, la puissance des irradiations
ultrasonores, la température, l’addition de sels et la saturation en gaz sur la désorption est
étudié. Les résultats obtenus montrent que les quantités désorbées de 4-CP augmente avec
l’accroissement de la température du milieu et diminue avec l’augmentation de la masse de
charbon et de la puissance acoustique. Aussi, la présence de sels dans le système de
régénération et sa saturation en azote et en argon réduit les quantités de 4-CP désorbées. La
désorption dans les réacteurs en circuit fermé et continu est favorisée du fait que le gradient
de concentration entre la solution régénérante et la surface de l’adsorbant reste important
pour toute la durée de sonication. L’addition de l’hydroxyde de sodium ou d’éthanol au
système de régénération entraine un accroissement de la quantité de 4-CP désorbée dans les
trois types de réacteur. La régénération de CAG par un procédé combinant la désorption dans
un réacteur continu et la dégradation des molécules désorbées par sonolyse, photolyse et
photosonolyse est examinée. Ce système de régénération est très efficace. Le procédé
photosonochimique combinant les ultrasons et l’irradiation ultraviolette élimine la totalité
des molécules désorbées. Les rendements de dégradation de 4-CP suivent l’ordre
suivant : photosonolyse ˃ photolyse ˃ sonolyse.