Analyse dimensionnelle et validation d’un mécanisme en mode postdécharge plasma-glidarc

Abstract

This thesis focuses on the study of non-thermal plasma-organic compound interaction in aqueous solution using both experimental and theoretical approaches. The main objective was to compare the performance of a plasma reactor, the GAD-Falling Film operating in postdischarge mode, with a reference system, the GAD-Falling Film operating in direct mode. This approach enabled the development of a kinetic model to better understand the reaction mechanisms involved in plasma-matter interaction processes. The results obtained demonstrated the effectiveness of the GAD-FF-post-discharge reactor in terms of degradation efficiency, thus confirming the relevance of its design. Furthermore, the developed model proved capable of faithfully reproducing experimental trends while identifying the parameters influencing the degradation of the targeted organic compounds. This work thus constitutes a significant contribution to the advancement of plasma processes applied to water treatment. It highlights the value of combining experimentation and modeling to better understand complex physicochemical phenomena and guide system optimization. However, some limitations remain, particularly related to model simplification and the variability of experimental conditions. Future studies could focus on integrating other reactive species into modeling and evaluating them on a larger scale for industrial use. In short, this work paves the way for innovative, sustainable, and more efficient solutions to address new process intensification technologies. Keywords: plasma-GAD, falling film, post-discharge, modeling. الملخص تركز هذه الرسالة على دراسة تفاعل البالزما غير الحرارية مع المركبات العضوية في المحاليل المائية باستخدام مناهج الذي يعمل في Film Falling-GAD تجريبية ونظرية. كان الهدف الرئيسي هو مقارنة أداء مفاعل البالزما، وهو غشاء الذي يعمل في الوضع المباشر. مّكن هذا النهج Film Falling-GAD وضع ما بعد التفريغ، مع نظام مرجعي، وهو غشاء .من تطوير نموذج حركي لفهم آليات التفاعل المتضمنة في عمليات تفاعل البالزما مع المادة بشكل أفضل ما بعد التفريغ من حيث كفاءة التحلل، مما يؤكد جدوى تصميمه. عالوة على ذلك، -FF-GAD أثبتت النتائج فعالية مفاعل أثبت النموذج المطّور قدرته على إعادة إنتاج االتجاهات التجريبية بدقة مع تحديد العوامل المؤثرة في تحلل المركبات .العضوية المستهدفة ومن ثم، يُمثل هذا العمل مساهمة كبيرة في تطوير عمليات البالزما المطبقة على معالجة المياه. ويُبرز أهمية الجمع بين التجريب والنمذجة لفهم الظواهر الفيزيائية والكيميائية المعقدة بشكل أفضل وتوجيه عملية تحسين النظام. مع ذلك، ال تزال هناك بعض القيود، ال سيما فيما يتعلق بتبسيط النماذج وتنوع الظروف التجريبية. يمكن أن تركز الدراسات المستقبلية على باختصار، يمهد هذا العمل الطريق .دمج أنواع تفاعلية أخرى في النمذجة وتقييمها على نطاق أوسع لالستخدام الصناعي .لحلول مبتكرة ومستدامة وأكثر كفاءة لمعالجة تقنيات تكثيف العمليات الجديدة viii Résumé Ce mémoire porte sur l’étude de l’interaction plasma non thermique-composés organiques en solution aqueuse à travers une approche expérimentale et théorique. L’objectif principal a été de comparer les performances d’un réacteur plasma, le GAD-Film tombant opérant en mode post décharge, avec un système de référence celui du GAD-Film tombant en mode direct. Cette approche a permis de développer un modèle cinétique permettant de mieux comprendre les mécanismes réactionnels impliqués dans les processus d’interaction plasma-matière. Les résultats obtenus ont mis en évidence l’efficacité du réacteur GAD-FF-post décharge en termes de rendement de dégradation, confirmant ainsi la pertinence de sa conception. Par ailleurs, le modèle élaboré s’est révélé capable de reproduire fidèlement les tendances expérimentales, tout en identifiant les paramètres influents sur la dégradation des composés organiques ciblés. Ce travail constitue ainsi une contribution significative à l’avancement des procédés plasmas appliqués au traitement de l’eau. Il met en lumière l’intérêt de combiner expérimentation et modélisation pour mieux appréhender les phénomènes physico-chimiques complexes et guider l’optimisation des systèmes. Néanmoins, certaines limites subsistent, notamment liées à la simplification du modèle et à la variabilité des conditions expérimentales. Des études futures pourraient porter sur l'intégration d'autres espèces réactives dans la modélisation et l'évaluation à plus grande échelle pour un usage industriel. En somme, ce travail ouvre la voie à des solutions innovantes, durables et plus performantes pour répondre aux nouvelles technologies d’intensification des procédés. Mots clés : plasma-GAD, film tombant, post-décharge, modélisation.