IV.2. Traitement des gaz par charbon actif
IV.2.1 Définition des Composés Organique
Volatils (COV)
Les composés organiques volatils sont tous les
composés contenant du carbone (C) et de l'hydrogène (IT) à
l'exception du méthane (CIT4) (selon la loi Française).
L'hydrogène peut être substitué
partiellement ou totalement par des atomes de chlore (Cl), d'oxygène
(O), de soufre (S), d'azote (N) ou de phosphore (P) et se trouvant à
l'état de gaz ou de vapeur dans les conditions normales de
température et de pression (20°C et 1 atm)
[20].
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Utilisation industrielle du charbon actif
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Les principales familles de COV sont :
Les solvants, les hydrocarbures aromatiques, les cétones,
les alcools, les esters, les composés chlorés, les
composés azotés et les composés soufrés...
[21].
IV.2.2 Sources d'émission de COV
Il existe un grand nombre de sources de pollution appartenant
à de multiples secteurs. La Figure IV.6 présente un inventaire
des principales sources de COV [21].
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Sources
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Transport
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Combustion
fixe
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Déchets
solides
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Divers
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Procédés
industriels
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Moteurs
Véhicules
Avions
Trains
Evaporation
des stations de
stockage des
hydrocarbures
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Stockage
Carburant
Centrales Fuel
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Chimie
Pharmacie
Métallurgie
Minerais
Pétrochimie
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Incinération
Feux ouverts
Décharges
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Feux de forêts, de produits agricoles
Produits
d'entretien
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Figure IV.6 : Sources d'émissions de COV
[21].
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Utilisation industrielle du charbon actif
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IV.2.3. Impact sur l'homme et l'environnement
Les émissions de COV ont un impact direct et important
sur l'homme et l'environnement du fait de leur toxicité.
A chaque COV correspond une toxicité différente
même si des similitudes, telles que les propriétés
irritantes, sont observées [20].
Différents phénomènes induits par les COV
se produisent dans les deux couches les moins élevées de
l'atmosphère et conduisent à une pollution environnementale : la
destruction de la couche d'ozone stratosphérique par des composés
chlorés et l'effet de serre dû à une classe
particulière de COV, les chlorofluorocarbures (CFC)
[21].
Parmi les COV les plus dangereux, nous pouvons citer le
benzène reconnu responsable de la contraction de leucémies
[20].
IV.2.4 Procédés de traitement des COV
Les procédés de traitement des effluents gazeux
contenant des COV à l'échelle industrielle sont classés
par rapport à leur caractère destructif ou
récupératif des polluants [22].
IV.2.4.1 Techniques de récupération
Parmi les techniques de récupération qui nous
intéresse dans cette étude, l'adsorption et plus
précisément sur charbon actif (figure IV.7).
L'adsorbant le plus utilisé et le plus efficace pour le
traitement des gaz chargés en COV est le charbon actif (CA).
L'adsorption sur CA est une technique utilisée dans 23
% des installations mises en place permettant le traitement des COV en fin de
procédé industriel.
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Utilisation industrielle du charbon actif
Procédés de traitement des COV
Procédés destructifs
Procédés
récupératifs
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Oxydation
thermique
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Oxydation
catalytique
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Biofiltration
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Condensation
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Membrane
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Absorption
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Adsorption
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Régénératif
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Récupératif
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Biofiltre
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Transfert
physique
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Lit fixe
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Récupératif
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Régénératif
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Percolant
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Lit mobile
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Transfert
chimique
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Fluidisé
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Biolaveur
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Lit fluidisé
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Figure IV.7 : Procédés de traitement des
effluents gazeux contenant des COV [22].
L'opération d'adsorption peut être mise en oeuvre
dans différents équipements :
a. Lits fluidisés
Les adsorbeurs sont conçus pour travailler à
contre-courant tant en adsorption qu'en désorption. Tandis que le
mélange gazeux est injecté en bas de colonne, l'adsorbant est
introduit en haut de la colonne, via un gaz porteur. L'adsorbant est ensuite
régénéré avant d'être réintroduit dans
la colonne [7, 21].
b. Lits circulants et lits rotatifs (systèmes
continus)
Un lit circulant est constitué d'un lit en mouvement
descendant à contre-courant du gaz dont certaines sections sont en mode
adsorption et d'autres en mode désorption.
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Le gaz circule de bas en haut dans les différentes
sections. Certaines configurations de lit circulant utilisent un mode en
courants croisés où le lit circule verticalement de bas en haut
et l'air à traiter horizontalement.
Parmi elles, le lit rotatif constitué de lits en forme
de secteurs contenant des granules d'adsorption montés sur un dispositif
tournant. Notons que ces derniers sont principalement utilisés pour
concentrer les COV préalablement à l'utilisation d'une autre
technique [7].
c. Lits fixes
régénératifs
Plusieurs lits fonctionnent en parallèle dont un est en
mode adsorption et les autres en mode désorption. C'est la configuration
la plus courante (figure IV.8) [7, 21].
Figure IV.8 : Adsorption en lit fixe (deux adsorbeurs
montés en parallèle) [21].
La technique d'adsorption peut conduire à des
efficacités de l'ordre de 95 %. Cette technique est applicable dans une
très large gamme de débits (100-100000 m3/h).
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Utilisation industrielle du charbon actif
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Un des avantages majeurs à son utilisation est que la
concentration résiduelle est à peu près
indépendante de la concentration initiale, ce qui permet de traiter des
effluents de composition variable et d'effacer les pointes de concentration.
En revanche, elle présente différents
inconvénients dont les principaux sont : un possible empoisonnement de
l'adsorbant, la présence éventuelle d'une réaction
secondaire entre l'adsorbant et l'adsorbat et la sélectivité de
l'adsorbant limitant la composition du mélange gazeux
[21].
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