Déchets, Sciences & Techniques

N°14


Procédé d'oxydation catalytique en voie humide de la pollution organique aqueuse

Traitement de composés organo-azotés


Géraldine Deiber, Jean Noël Foussard et Hubert Debellefontaine

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Résumé

Le procédé d'oxydation en voie humide (OVH) à l'oxygène moléculaire catalysé par l'oxyde composite de manganèse/cérium (rapport molaire 7/3) constitue une solution efficace au traitement d'effluents aqueux contenant des composés organo-azotés. Il permet d'obtenir la formation d'azote moléculaire (N-N2), totalement inoffensif pour l'environnement.
L'étude de l'oxydation de l'ammoniaque montre que la température et la concentration en catalyseur sont les facteurs prépondérants de ce procédé. Des nitrites (N-N02-) et des nitrates (N-NO3-) sont obtenus, mais seulement en très faibles quantités. L'azote moléculaire est le produit principal de la réaction et aucun relargage de métaux en solution n'a été observé. L'oxyde composite de Mn/Ce favorise la conversion de l'azote organique (N-Org) en azote moléculaire, ainsi que l'oxydation du carbone organique (COT) en dioxyde de carbone. Ce phénomène a été vérifié lors du traitement de composés aliphatiques (-alanine et urée) et aromatiques (aniline et aminophénol) azotés. L'étape intermédiaire de minéralisation de l'azote organique en azote ammoniacal (N-NH3) est essentielle pour la conversion finale en azote moléculaire. Un schéma réactionnel en deux étapes successives rend compte du processus d'oxydation et l'étude cinétique menée a permis de déterminer les différentes constantes cinétiques, qui pourront être utilisées ultérieurement lors du calcul de réacteurs industriels d'oxydation.

Abstract

The wet air oxidation process (WAO) is an efficient method for treating wastewaters containing nitrogenous organic compounds, providing that a composite manganese/cerium oxide (7/3 molar ratio) is used as catalyst. This allows to obtain molecular nitrogen, absolutely harmless to the environment.
During preliminary tests, it was established that the temperature (about 260°C) and the catalyst concentration are the most important factors to transform ammonia into molecular nitrogen (N-N2), which is the main product while only very limited amounts of nitrites (N- N02-) and nitrates (N- NO3-) appear. In addition, neither manganese nor cerium were leached off in the solution, under the experimental conditions. This composite oxide catalyst is adapted for the direct conversion of organic nitrogen (N-Org) to molecular nitrogen (N·N2), as well as for the conversion of organic carbon (TOC) to carbon dioxide. This was clearly established during the treatment of aliphatic nitrogenous compounds (-alanine, urea) and aromatic ones (aniline, aminophénol). Ammonia nitrogen (N-NH3) is always the main intermediate product and the rate of elimination of organic nitrogen is always rapid with regard to the second reaction step (transformation of N-NHJ to N-N2), which is the limiting one in this process. To account for the results obtained, it was possible to propose a general simple scheme with two main steps for the nitrogen transformation pathway and to determine the kinetic constants. This kinetic data is to be used in a next study about industrial reactors computation.

Pour citer ce document

Référence papier : Géraldine Deiber, Jean Noël Foussard et Hubert Debellefontaine « Traitement de composés organo-azotés », Dechets sciences et techniques, N°14, 1999, p. 23-29.

Référence électronique : Géraldine Deiber, Jean Noël Foussard et Hubert Debellefontaine « Traitement de composés organo-azotés », Dechets sciences et techniques [En ligne], N°14, mis à jour le : 28/01/2015, URL : http://lodel.irevues.inist.fr/dechets-sciences-techniques/index.php?id=989, https://doi.org/10.4267/dechets-sciences-techniques.989

Auteur(s)

Géraldine Deiber

Laboratoire d'ingénierie des procédés de l'environnement (Lipe) - Département de génie des procédés industriels - Institut national des sciences appliquées (Insa) - Complexe scientifique de Rangueil – 31077 Toulouse cedex 4

Jean Noël Foussard

Laboratoire d'ingénierie des procédés de l'environnement (Lipe) - Département de génie des procédés industriels - Institut national des sciences appliquées (Insa) - Complexe scientifique de Rangueil – 31077 Toulouse cedex 4

Hubert Debellefontaine

Laboratoire d'ingénierie des procédés de l'environnement (Lipe) - Département de génie des procédés industriels - Institut national des sciences appliquées (Insa) - Complexe scientifique de Rangueil – 31077 Toulouse cedex 4