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RÉSUMÉ
L'engouement actuel pour le développement de nouvelles nanoparticules, dans des secteurs d'activités très divers, conduit à trouver d'ores et déjà ces nouveaux objets dans les rejets industriels et/ou domestiques, voire dans les ressources en eau. Les nanoparticules se distinguent des polluants solides habituels par leur très petite taille, par leur surface spécifique très importante, et par la présence de composés divers adsorbés à leur surface, ce qui rend nécessaire l'adaptation des procédés de traitement.
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Mallorie TOURBIN : Docteur en Génie des Procédés et de l’Environnement de l’Institut National Polytechnique de Toulouse (INPT) - Maître de Conférences à l’École Nationale Supérieure d’Ingénieurs en Arts Chimiques Et Technologiques (ENSIACET) - Laboratoire de Génie Chimique (LGC) UMR CNRS 5503 – Toulouse
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Sébastien LACHAIZE : Docteur en Chimie Organométallique et de Coordination de l’Université Paul Sabatier de Toulouse (UPS) - Maître de Conférences à l’Institut National des Sciences Appliquées (INSA) - Laboratoire de Physique et Chimie des Nano-Objets (LPCNO) UMR CNRS 5215 – Toulouse
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Pascal GUIRAUD : Docteur en Génie des Procédés et de l’Environnement de l’Institut National Polytechnique de Toulouse (INPT) - Professeur à l’Institut National des Sciences Appliquées (INSA) - Laboratoire d’Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés (LISBP) UMR CNRS 5504 – INRA 792 – Toulouse
INTRODUCTION
L'engouement actuel pour le développement de nouvelles nanoparticules, dans des secteurs d'activités très divers, conduit à retrouver d’ores et déjà ces nouveaux objets dans les rejets industriels et/ou domestiques, voire dans les ressources en eau. Les nanoparticules se distinguent des polluants solides habituels par leur très petite taille, par leur surface spécifique très importante, et par la présence de composés divers adsorbés à leur surface, ce qui rend nécessaire l’adaptation des procédés de traitement.
The recovery of nanoparticles from industrial wastewater before re-injecting into nature, or from hydric resources to produce drinking water, will be an important challenge in the near future because of the rapid development of nanotechnology. These particles will inevitably be found in industrial and domestic wastes, and indeed in water resources. Nanoparticles differ from classical solid particles by their size, by their specific properties due to their high surface over volume ratio. These differences could make necessary to adapt classical water treatments processes.
Nanoparticules, Pollution, Traitement des eaux, Coagulation, Flottation, Développement de procédés.
Nanoparticles, Pollution, Wastewater treatment, Coagulation, Flotation, Environment.
Points clés
Domaine : Traitement de l’eau et des effluents liquides
Degré de diffusion de la technologie : Émergence I Croissance I Maturité
Technologies impliquées : flottation, coagulation-floculation, séparation de particules
Domaines d’application : poudres, nanotechnologies, traitement de surface, production d’eau potable
Principaux acteurs français :
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Centres de compétence :
Industriels :
Autres acteurs dans le monde :
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MOTS-CLÉS
nanoparticules pollution traitement des eaux coagulation flottation développement de procédés
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Conclusion5. Étude de la flottation des nanoparticules
Parmi les nombreux paramètres contrôlant l’efficacité de capture des particules par des bulles, les principaux sont la taille des bulles et des particules, la charge de surface des bulles et des particules, et la constante effective de Hamaker, caractéristique des phases en interaction et du milieu qui les sépare.
5.1 Effet des paramètres opératoires
5.1.1 Effet de la taille des particules
Comme nous l’avons vu précédemment, la première étape de la flottation est la collision entre la particule et la bulle, contrôlée par les interactions hydrodynamiques dans le cas de grosses particules. Mais, pour les nanoparticules, il est beaucoup plus difficile de favoriser les collisions. En effet, de par leur très petite taille, le mécanisme d’hétéroagrégation est dominé par la diffusion brownienne vers l’interface liquide/gaz.
L’étude de Nguyen et al. a mis en évidence l’existence d’une taille de particule pour laquelle l’efficacité de capture est minimale. En dessous de cette taille, l’efficacité augmente grâce au mouvement des particules par diffusion brownienne, ainsi qu’aux forces colloïdales qui contrôlent la capture des particules. En travaillant avec des bulles de diamètre avoisinant 150 µm, les résultats expérimentaux (obtenus dans une petite colonne de laboratoire), ainsi que les résultats numériques, mettent en évidence un minimum de l’efficacité de capture pour des particules d’environ 100 nm. Lorsque les particules sont plus grosses, les mécanismes de collision par interception sont prédominants.
HAUT DE PAGE5.1.2 Effet de la taille des bulles
Quelques équipes de chercheurs ont travaillé sur l’effet de la taille des bulles sur le taux de flottation. Ce paramètre est le plus difficile...
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Étude de la flottation des nanoparticules
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - REIJNDERS (L.) - Cleaner technology and hazard re-duction of manufactured nanoparticles - Journal of Cleaner Production 14 (2) : 124-135 (2006).
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(3) - MOORE (M.N.) - Do nanoparticles present ecotoxicological risks for the health of the aquatic environment ? - Environment International, 32 (8), 967-976 (2006).
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(4) - CHANG (M.R.), LEE (D.J.), LAI (J.Y.) - Nanoparticles in wastewater from a science-based industrial park – Coagulation using polyaluminum chloride - Journal of Environmental Management, 85, 1009-1014 (2007).
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(5) - KIN (K.T.), TANG (H.S.), CHAN (S.F.), RAGHAVAN (S.), MARTINEZ (S.) - Treatment of chemical–mechanical planarization wastes by electrocoagulation/electro-Fenton method - IEEE Transactions on Semiconductors Manufacturing, 19, 208-215 (2006).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
Salon Pollutec (salon international des équipements, des technologies et des services de l'environnement).
HAUT DE PAGE
ISO TS/27687 - 2008 - ISO Nanotechnologies : Terminologie et définitions relatives aux nano-objets – Nanoparticule, nanofibre et nanoplat. - -
HAUT DE PAGE3.1 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Observatoire Régional des Déchets Industriels en Midi-Pyrénées
HAUT DE PAGE3.2 Documentation – Formation – Séminaires (liste non exhaustive)
Royal Society and Royal Academy of Engineering. 2004. Nanoscience and nanotechnologies :...
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