Optimisation de la réduction des nitrates par voie électrochimique

Résumé

L’objectif de la présente recherche consistait à modéliser et optimiser le rendement de l'électroréduction des nitrates en milieu aqueux et la consommation d'énergie. Après une série d’expériences préliminaires, l'acier inoxydable s'est avéré le meilleur matériau pour les électrodes, par rapport à l'aluminium et le graphite qui ont subit de la corrosion ou de l’érosion. Les effets individuels et les interactions ont par la suite été évalués avec des électrodes en acier inoxydable 316L pour plusieurs paramètres sélectionnés à partir des expériences préliminaires et une revue de la littérature. La distance entre les électrodes, le potentiel (voltage) appliqué, le pH et le temps de réaction ont été les principaux paramètres pris en considération pour la modélisation et l'optimisation. Un plan expérimental factoriel 34 a été adopté pour modéliser le rendement et l’énergie consommée. Dans des conditions optimales, le rendement de la réduction a atteint 80 %. Combiné à une consommation d'énergie minimale de 0,8·10-3 kWh/g-N, le rendement a été de 67 %. Dans un volume de 300 mL, la concentration en nitrates a diminué de 200 à 40 mg-N/L après 120 minutes de réaction. La distance entre les électrodes et le potentiel ainsi que leur interaction ont été les paramètres les plus influents dans le modèle mathématique obtenu. Les résultats de la modélisation ont également été bien corrélés avec ceux expérimentaux. La comparaison des quantités d’hydroxydes théoriques et mesurés a permis de mettre en évidence les effets des réactions secondaires qui influent sur la réduction des nitrates. La meilleure performance a été obtenue pour une distance entre les électrodes d'environ 10 mm, un potentiel de 6,0 V et un temps de réaction de 120 minutes. Les résultats obtenus fournissent des perspectives prometteuses pour développer une technologie peu coûteuse pour éliminer les nitrates.

Date	16 sept. 2010
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Frédéric Monette (Directeur(-trice)) & Abdelkrim Azzouz (Codirecteur(-trice))