Soutenance de thèse de Banambono FOROGO
Ecole Doctorale
SCIENCES POUR L'INGENIEUR : Mécanique, Physique, Micro et Nanoélectronique
Spécialité
« Sciences pour l'ingénieur » : spécialité « Mécanique et Physique des Fluides »
établissement
Aix-Marseille Université
Mots Clés
Sédiments dragués,géocomposite,électrocinétique,éléments traces métalliques,
Keywords
dredged sediments,geocomposite,electrokinetic,trace metals,
Titre de thèse
Migration des ions dans un milieu poreux saturé sous leffet dun champ électrique : Application à la dépollution de sédiments fins par des géocomposites électrocinétiques
Migration of ions in a porous saturated medium under the effect of an electric field: Application to the depollution of fine sediments by electrokinetic geocomposites
Date
Wednesday 6 May 2020
à 14:00
Adresse
INRAE, Centre PACA
Site dAix en Provence
3275 Route Cézanne - CS 40061
13182 Aix-en-Provence Cedex 5
Cézanne
Jury
Directeur de these | Mme Nathalie TOUZE | Aix Marseille Université / UR RECOVER |
CoDirecteur de these | M. Stéphane BONELLI | Aix Marseille Université / UR RECOVER |
CoDirecteur de these | M. Guillaume STOLTZ | Aix Marseille Université / UR RECOVER |
Rapporteur | M. Yves BERTHAUD | Universty P.Curie UPMC-Paris6 / Institut Jean le Rond d'Alembert |
Rapporteur | Mme Marie-Odile SIMONNOT | Universit de Lorraine / Laboratoire Réactions et Génie des Procédés (LRGP) |
Examinateur | Mme Hanène SOULI | Ecole Nationale d'Ingénieurs de Saint Etienne ENISE |
Résumé de la thèse
Le travail de thèse concerne létude de l'effet du champ électrique sur la migration des éléments traces métalliques dans les sédiments dragués des voies deau navigables, par les phénomènes d'électroosmose et d'électrocinétique. D'abord, linfluence de la texture des sédiments sur les propriétés électrocinétiques du matériau a été étudiée pour des sédiments synthétiques. Une campagne dessais en laboratoire a permis de caractériser linfluence de la texture de ce matériau et de son pH. Le coefficient de perméabilité électroosmotique est deux fois plus grand, et la conductivité électrique est cinq fois plus grande pour une composition argileuse que pour une composition limoneuse.
Lélectrocinétique induit dans le milieu poreux saturé constitué par les sédiments la propagation dun front acide du côté de lanode et dun front basique du côté de la cathode. Cette propagation a été mise en évidence par une étude expérimentale réalisée avec un oedoperméamètre modifié, ainsi que par une modélisation numérique par éléments finis. La comparaison des résultats expérimentaux et numériques obtenus a permis détablir une méthodologie de calage des paramètres du modèle.
On observe enfin que le gradient de pH a un impact majeur sur le comportement des éléments traces métalliques. Deux expériences de traitement de sédiments réels ont été menées sur le long terme (3 et 6 mois) pour voir dans quelle mesure lélectrocinétique peut rendre inertes des sédiments réels. Les analyses chimiques avant et après lapplication de lélectrocinétique montrent des effets très variables en fonction de la nature du métal considéré, de sa spéciation et des conditions physico-chimiques du milieu
Thesis resume
The thesis work concerns the study of the effect of the electric field on the migration of trace metal in dredged sediments from navigable waterways, by the phenomena of electroosmosis and electrokinetic. First, the influence of the texture of sediments on the electrokinetic properties of the material was studied for synthetic sediments. A campaign of laboratory tests allows to characterize the influence of the texture of this material and its pH. The electroosmotic permeability coefficient is twice greater, and the electrical conductivity is five times greater for a clay composition than for a silty composition.
Electrokinetics induces in the saturated porous medium formed by sediments the propagation of an acid front on the anode side and a basic front on the cathode side. This propagation was highlighted by an experimental study carried out with a modified oedopermeter, as well as by numerical modeling by finite elements. The comparison of the experimental and numerical results obtained allows to establish a methodology for calibrating the parameters of the model.
Finally, we observe that the pH gradient has a major impact on the behavior of trace metal. Two experiments on the treatment of real sediments have been carried out over the long term (3 and 6 months) to see to what extent electrokinetic can make real sediments inert. Chemical analyzes before and after the application of electrokinetic show very variable effects depending on the nature of the trace metals considered, its speciation and the physico-chemical conditions of the medium.