Mathématiques, Phénomènes de transport et Opérations unitaires du Génie Chimique.

Mathématiques, Phénomènes de transport et Opérations unitaires du Génie Chimique.

• Connaissance et maitrise en Chimie :

  • des règles de nomenclature,
  • des réactions acide-base (calcul de pH, préparation de solution tampon,...),
  • des équations d'oxydoréduction (détermination du nombre d'oxydation, équilibre d'une réaction,...),
  • des constantes d'équilibres (constante d'acidité, constante de complexation, constante réactionnelle,...),
  • de l'utilisation des standards internes,
  • de la classification des méthodes analytiques, des étapes d'une analyse (choix de la méthode, échantillonnage, préparation, analyse et interprétation des résultats), l'évaluation des mérites d'une technique (Sensibilité, Spécificité - Sélectivité, Exactitude, Précision, Zone de linéarité, Limite de détection et de quantification, Domaine dynamique linéaire) et des calculs d'incertitudes (instrumental et statistique),
  • des principes de la chromatographie (liquide et gaz), des grandeurs de rétention (temps de rétention, résolution, HEPT, efficacité,...), des termes de l'équation de Van Deemter, des systèmes d'injections (manuel, automatique, boucle d'injection, split, splitless et on-column), des détecteurs FID et TCD,
  • des électrodes (indicatrice, de référence et auxiliaire),
  • des techniques potentiométriques, électrogravimétriques, coulométriques, électrogravimétriques, analyse coulométriques et ampérométriques,
  • de la loi de Beer-Lambert (limitations chimique, physique et chimique), fluorescence, SAM, SAAF, SAEF (principe + sources lumineuses, matériel optique et détecteurs, élargissement des raies (effet Doppler, Lorentz et Stark) et interférences spectrales.

• Maitrise en Mathématique :

  • des règles de proportionnalité, système métrique, utilisation de machines à calculer,
  • de la construction et la lecture d'un graphique, résolution et mise en graphique d’équation du 1er degré,
  • de la résolution d’un système de 2 équations à 2 inconnues,
  • des propriétés des exposants, fonctions logarithme et exponentielle.

• Maitrise en Informatique :

  • de l'utilisation d’un logiciel de traitement de données (type "Excel" ; écart- type, régression linéaire et fonctions statistiques),
  • de l'utilisation d'un logiciel de traitement de texte (type "Word").Connaissance et maitrise de la chimie analytique de base (réactions acide-base, rédox, complexométrie,…..)et des méthodes analytiques non instrumentales (volumétrique et gravimétrique) et instrumentales(GC-FID, GC-TCD, LC, SAAF, SAM, SEAF, Fluorimétrie et potentiométrie).

• Connaissance et maitrise en Chimie :

  • des règles de nomenclature,
  • des réactions acide-base (calcul de pH, préparation de solution tampon,...),
  • des équations d'oxydoréduction (détermination du nombre d'oxydation, équilibre d'une réaction,...),
  • des constantes d'équilibres (constante d'acidité, constante de complexation, constante réactionnelle,...),
  • de l'utilisation des standards internes,
  • de la classification des méthodes analytiques, des étapes d'une analyse (choix de la méthode, échantillonnage, préparation, analyse et interprétation des résultats), l'évaluation des mérites d'une technique (Sensibilité, Spécificité - Sélectivité, Exactitude, Précision, Zone de linéarité, Limite de détection et de quantification, Domaine dynamique linéaire) et des calculs d'incertitudes (instrumental et statistique),
  • des principes de la chromatographie (liquide et gaz), des grandeurs de rétention (temps de rétention, résolution, HEPT, efficacité,...), des termes de l'équation de Van Deemter, des systèmes d'injections (manuel, automatique, boucle d'injection, split, splitless et on-column), des détecteurs FID et TCD,
  • des électrodes (indicatrice, de référence et auxiliaire),
  • des techniques potentiométriques, électrogravimétriques, coulométriques, électrogravimétriques, analyse coulométriques et ampérométriques,
  • de la loi de Beer-Lambert (limitations chimique, physique et chimique), fluorescence, SAM, SAAF, SAEF (principe + sources lumineuses, matériel optique et détecteurs, élargissement des raies (effet Doppler, Lorentz et Stark) et interférences spectrales.

• Connaissance et maitrise des méthodes analytiques non instrumentales (volumétrique et gravimétrique):

  • utilisation du matériel de laboratoire (burette, matras, balance analytique,...),
  • choix d'un indicateur,
  • calibration et utilisation d'un pH mètre,
  • réalisation de prises par double pesée,
  • réalisation de pesée à poids constant.

• Connaissance et maitrise des méthodes analytiques instrumentales : 

  • Chromatographie (GC-FID, GC-TCD, IC et HPLC),
  • Spectroscopie (SAM, SAAF, SEAF et Fluorimétrie).

• Maitrise en Mathématique :

  • des règles de proportionnalité, système métrique, utilisation de machines à calculer,
  • de la construction et la lecture d'un graphique, résolution et mise en graphique d’équation du 1er degré,
  • de la résolution d’un système de 2 équations à 2 inconnues,
  • des propriétés des exposants, fonctions logarithme et exponentielle.

• Maitrise en Informatique :

  • de l'utilisation d’un logiciel de traitement de données (type "Excel" ; écart- type, régression linéaire et fonctions statistiques),
  • de l'utilisation d'un logiciel de traitement de texte (type "Word").

Présenter le principe et les différentes opérations de traitement et de gestion des sols pollués.
Présenter le principe et les différentes opérations de traitement des effluents gazeux industriels. 

Traitement des sols pollués 

1. Généralités sur les sols.
2. Législation des sols pollués en Région Bruxelles Capitale.
3. Généralités et prétraitements des sols pollués.
4. Traitements thermiques
5. Traitements physiques.
6. Traitements biologiques.
7. Traitements physiques.

Traitement des effluents gazeux

1. Généralités.
2. Dépoussiérage.
3. Absorption chimique.
4. Oxydation.

Présenter les principes et les différentes opérations unitaires du traitement des eaux usées et des boues d’épuration.

1. Généralités, cycle de l’eau et types d’eau
2. Caractérisation des eaux
3. Introduction au traitement des eaux et prétraitements
4. Traitement primaire
5. Traitement secondaire
6. Traitement des boues d’épuration.

Visites d'usine (présences obligatoires)

Pouvoir expliquer les techniques d'analyses vues en cours ainsi que les avantages/inconvénient/limitations de ces techniques, les solutions mise en place pour limiter les interférences et améliorer les résultats.

Face à un cas concret ciblant un lieu soumis à une contamination potentiel, l’apprenant arrive à justifier :

• - un procédé d’échantillonnage,
• - le choix d'une technique d'analyse
• - le choix de la méthode d'analyse
• - une description de la partie expérimentale (de la préparation de l'échantillon au traitement du résultat)

1. Introduction

• Limites planétaires et sociales
  Charge environnementale due à différents secteurs
  Logement
  Alimentation
  Mobilité
  Notions d'éco-toxicologie

2. Pollutions : un bref état des lieux

• Sites pollués
  Pollution lumineuse
  Pollution sonore
  Seuils sonores
  Substances « polluantes »
  Normes d’intervention M.B. 9/2/2016
  Normes et objectifs
  Types d’interventions
  

3. Suivi des contaminations 

• Choisir la méthode
  Obtenir et stocker un échantillon représentatif
  Préparer un échantillon de laboratoire
  Effectuer une prise adéquate
  Mettre en phase et conditionner
  Éliminer les interférences
  Mesurer une grandeur proportionnelle à la quantité d’analyte
  Calcul des résultats
  Mérites d’une méthode

4. Pollution atmosphérique et analyses de gaz

• Pollution atmosphérique
  Mesures en continu et mesures en différé
  Normes d’émissions
  Cas de l'incinérateur de Bxl (dioxines ou dioxin-like)
  Détecteurs (Cellules catalytiques/électrochimiques/électrochimiques, semi-conducteurs, absorption infrarouge,...)
  Prélèvements
  Chromatographie gazeuse (mise en place, optimisation, choix de colonne, contrôle,...)
  Devenir des polluants atmosphériques

5. Complément de spectroscopie

• Rappel – généralité
  Largeur des raies (effets Doppler/Lorentz/Stark)
  Atomiseur flamme (rappel)
  Four graphite (design des tubes, programme de T°, TOA, TOP,...)
  Génération d’hydrure
  Les interférences en spectroscopie (généralités)
  Interférences additives et multiplicatives
  Interférences spectrales (rappel)
  Correction des ANS (correcteur au Deutérium, Smith-Heifje et Zeeman)
  Interférences physiques (rappel)
  Interférences chimiques SAAF (composés réfractaires, ion commun et ionisation, oxyde double,...)
  Interférences chimiques SAAE ( milieu simple vs complexe; modificateurs de matrice/d'analyte/mixtes)
  Correction des perturbations – Moyens physiques
  Inductively Coupled Plasma (ICP)
  Instrumentation ICP (Torche, nébuliseur, chambre de nébulisation, pompe,...)
  Résolution des interférences spectrales (correction inter-élément/déconvolution)

• Principe de la spectrométrie de masse (rappel)
  Sources d’ionisations (EI et CI)
  Analyseurs (quadripolaire et TOF)
  Appareillage
  Traitement des données (SCAN et SIM)

Réaliser une recherche portant sur l'adaptation des méthodes de suivi et d'analyse à un cas réel.

Établir le protocole complet d'une procédure d’échantillonnage en vue de quantifier un ou plusieurs analytes (en incluant la validation de la technique d'analyse).  

Participation à un des projets de recherche en cours au sein du laboratoire

Cours ex-cathedra (présentation powerpoint et vidéos). Résolution d'exercices de dimensionnement.

Cours ex-cathedra (présentation powerpoint et vidéos). Résolution d'exercices de dimensionnement.

Activités et méthodes d'apprentissage

Présentation Power-Point (cours transmissif) en parallèle avec des études de cas.

Usage de l'IA pendant cette activités d'apprentissage : 

Attention, l'utilisation de l'IA pour produire, rédiger et/ou analyser le contenu d'une production est interdit (niveau 4).

L'IA peut cependant être utilisée comme outil pendant cette activité d'apprentissage. Cette utilisation est cependant restreinte et impose à l'étudiant de :

1. fournir un document annexe reprenant les échanges réalisés avec l'IA (niveau 1 et 2)
2. fournir un document avec le suivi des modifications réalisées (niveau 3).

Les tâches exhaustives pouvant être prises en charge par l'IA sont les suivantes :

• Après avoir utilisé votre esprit critique et vos connaissances, vous pouvez utiliser l'IA comme assistante aux activités préalables à votre production (niveau 1) pour :
  • rechercher des informations permettant de favoriser l'inspiration, générer des idées et faciliter la démarche de recherche,
  • donner des idées de thématiques à aborder en lien avec le sujet.

L'étudiant fournira un document annexe reprenant :

1. son travail de réflexion personnel (avant utilisation de l'IA)
2. les questions posées à l'IA et les réponses qu'elle a fournie à ces questions
3. la nouvelle structure du travail produite par l'étudiant avec l'aide de l'IA

• Après avoir prévu votre plan de travail, vous pouvez utiliser l'IA comme assistant à l'organisation/la révision/la relecture d'une production (niveau 2) pour :
  • obtenir un retour critique sur votre production,
  • donner des pistes d'amélioration de la formulation et de la mise en forme,
  • mettre en évidence des fautes d'orthographe sans les corriger,
  • indiquer des éléments incorrects dans votre réflexion.

L'étudiant fournira un document annexe reprenant :

1. la production qu'il a soumis à l'IA,
2. les questions posées à l'IA pour obtenir ces retours,
3. un résumé des changements majeurs qu'il a appliqués sur sa production.

• Après avoir réalisé sa production, l'étudiant peut la soumettre à l'IA pour une dernière vérification afin que l'IA participe partiellement à sa production (niveau 3) en :
  • reformulant/réécrivant des parties de la production de l'étudiant,
  • corrigeant l'orthographe.

L'étudiant doit retranscrire l'ensemble de ces changements dans son outil de traitement de texte (type "Word") en activant le "suivi des modifications"

• L'utilisation de l'IA pour élaborer une production complète (niveau 4) est interdite.

Activités et méthodes d'apprentissage

Réaliser une analyse quantitative sur un échantillon complexe :

1. Choisir la méthode
2. Obtenir et stocker un échantillon représentatif
3. Préparer un échantillon de laboratoire
4. Effectuer une prise adéquate
5. Mettre en phase et conditionner
6. Éliminer les interférences
7. Mesurer une grandeur proportionnelle à la quantité d’analyte
8. Calculer les résultats
9. Estimer la fiabilité des résultats/Evaluer les mérites d’une méthode

Usage de l'IA pendant cette activités d'apprentissage : 

Attention, l'utilisation de l'IA pour produire, rédiger et/ou analyser le contenu d'une production est interdit (niveau 4).

L'IA peut cependant être utilisée comme outil pendant cette activité d'apprentissage. Cette utilisation est cependant restreinte et impose à l'étudiant de :

1. fournir un document annexe reprenant les échanges réalisés avec l'IA (niveau 1 et 2)
2. fournir un document avec le suivi des modifications réalisées (niveau 3).

Les tâches exhaustives pouvant être prises en charge par l'IA sont les suivantes :

• Après avoir utilisé votre esprit critique et vos connaissances, vous pouvez utiliser l'IA comme assistante aux activités préalables à votre production (niveau 1) pour :
  • rechercher des informations permettant de favoriser l'inspiration, générer des idées et faciliter la démarche de recherche,
  • donner des idées de thématiques à aborder en lien avec le sujet.

L'étudiant fournira un document annexe reprenant :

1. son travail de réflexion personnel (avant utilisation de l'IA)
2. les questions posées à l'IA et les réponses qu'elle a fournie à ces questions
3. la nouvelle structure du travail produite par l'étudiant avec l'aide de l'IA

• Après avoir prévu votre plan de travail, vous pouvez utiliser l'IA comme assistant à l'organisation/la révision/la relecture d'une production (niveau 2) pour :
  • obtenir un retour critique sur votre production,
  • donner des pistes d'amélioration de la formulation et de la mise en forme,
  • mettre en évidence des fautes d'orthographe sans les corriger,
  • indiquer des éléments incorrects dans votre réflexion.

L'étudiant fournira un document annexe reprenant :

1. la production qu'il a soumis à l'IA,
2. les questions posées à l'IA pour obtenir ces retours,
3. un résumé des changements majeurs qu'il a appliqués sur sa production.

• Après avoir réalisé sa production, l'étudiant peut la soumettre à l'IA pour une dernière vérification afin que l'IA participe partiellement à sa production (niveau 3) en :
  • reformulant/réécrivant des parties de la production de l'étudiant,
  • corrigeant l'orthographe.

L'étudiant doit retranscrire l'ensemble de ces changements dans son outil de traitement de texte (type "Word") en activant le "suivi des modifications"

• L'utilisation de l'IA pour élaborer une production complète (niveau 4) est interdite.

- Expliquer le principe général et la technologie des procédés de traitement physique, chimique, thermique et biologique des sols pollués et des effluents gazeux industriels.
- Proposer, ayant connaissance de l’état de pollution d’un site industriel, les solutions les plus adaptées pour assainir le site ou empêcher la pollution de se propager.  

- Caractériser, par les grandeurs appropriées, la pollution d’une eau résiduaire urbaine.  - Expliquer le principe général et la technologie des opérations unitaires de traitement physique, chimique et biologique des eaux usées urbaines et des boues d'épuration.
  - Dimensionner les principaux ouvrages de traitement des eaux usées pour atteindre les rendements épuratoires attendus.  - Retracer le flow-sheet complet d’une station d’épuration des eaux usées. 

Expliquer les techniques d'analyses vues en cours (avantages/inconvénient/limitations + interférence)

Réaliser une recherche portant sur l'adaptation des méthodes de suivi et d'analyse à un cas réel en organisant son travail selon un planning prédéfini. Être capable d'analyser de manière critique des données complexe et de s'assurer de leur validité.

Mettre en application les notions théorique transmise dans des cas pratiques.