Élimination du Noir Eriochrome T par plasma glidarc Elimination of Eriochrome Black T by gliding arc plasma

Résumé

L’élimination d’une solution aqueuse de Noir Eriochrome T (NET), composé organique largement utilisé en industrie textile, a été effectuée par plasma glidarc. Ce procédé d’oxydation avancée (POA) met en jeu les espèces gazeuses actives créées dans la décharge, principalement les radicaux OH°, son dimère H₂O₂ et le peroxynitrite ONOO- (dérivé de l’oxyde nitrique). Ces espèces induisent des propriétés fortement oxydantes qui sont largement employées pour la destruction de déchets organiques. Outre les espèces oxydantes, certains composés issus du radical NO°(HONO et ONOOH) et présents en solution confèrent également au plasma des propriétés acidifiantes qui accélèrent ainsi les réactions d’oxydation. L’étude spectrophotométrique d’une solution de NET (15 µM) exposée à la décharge électrique a permis de révéler qu’aux premiers instants du traitement (t < 3 min), il se forme un composé intermédiaire qui absorbe à λ = 752 nm; la cinétique de décoloration observée présente une loi de variation d’ordre global égal à un avec une constante de vitesse k = 2,11 min^‑1. Après 45 min de traitement, un taux de décoloration de 85,1 % est obtenu. Au bout du même temps, le composé présent initialement en solution à 15 µM se minéralise à 57,3 % avec une constante de vitesse k₁ = 0,0188 min^‑1. L’obtention d’un abattement de 67 % de la demande chimique en oxygène (DCO) avec une constante de vitesse k₂ = 0,0253 min^‑1 permet de confirmer que le composé se dégrade bien sous l’effet de la décharge. Par ailleurs, bien que la cinétique de disparition d’une solution plus concentrée (150 µM) soit plus lente (k₃ = 0,0178 min^‑1), le composé se décolore à 82,0 % et un taux de dégradation de 86,6 % est obtenu après une durée d’exposition de 50 min. Les analyses qualitatives effectuées juste après arrêt de la décharge ont également révélé la présence en solution des ions minéraux issus de la dégradation de la molécule.

Mots clés:

• plasma glidarc,
• Noir Eriochrome T,
• décoloration,
• dégradation,
• minéralisation,
• abattement

Abstract

The elimination of an aqueous solution of Eriochrome Black T, an organic compound widely used in the textile industry, was carried out using a gliding arc plasma. This advanced oxidation process (AOP) involves the active gaseous species created in the discharge, mainly OH° radicals, its dimer H2O₂, and peroxynitrite ONOO- (a nitric oxide derivative). These species induce highly oxidizing properties which are widely used for the destruction of organic wastes. In addition to the oxidizing species, some derivatives of the NO radical (HONO and ONOOH) present in solution also confer on the plasma some acidifying properties, which accelerate the oxidation reactions. The spectrophotometric study of an Eriochrome Black T solution exposed to an electric discharge showed that an intermediate compound which absorbs at 750 nm forms at the beginning of the treatment (t < 3 min) with a relevant pseudo first order kinetic rate constant k = 2.11 min^‑1. After 45 min of treatment, a decolouration rate of 85.1% was obtained and the compound initially present in solution at a concentration of 15 μM was mineralized (57.3%) with a rate constant k₁ = 0.0188 min^‑1. The observation of a concurrent 67% decrease in chemical oxygen demand with a rate constant k₂ = 0.0253 min^‑1 confirms the degradation of the compound as a result of the discharge. Although the kinetics of disappearance of a more concentrated solution (150 µM) are slow (k₃ = 0,0178 min^‑1), the compound faded at 82.0% and a degradation of 86.6% was obtained for an exposure time of 50 min. Qualitative analysis performed immediately after the discharge also revealed the presence in solution of mineral ions derived from the degradation of the parent molecule.

Key words:

• gliding arc plasma,
• Eriochrome Black T,
• decolouration,
• degradation,
• mineralization,
• abatement