Electrosorption réversible du lithium et d'autres ions sur carbones activés

par Ahmad Alfarra

Thèse de doctorat en Physicochimie des matériaux

Sous la direction de François Béguin.

Soutenue en 2001

à Orléans .


  • Résumé

    Le fluide primaire d'une centrale nucléaire à eau pressurisée est composé d'une solution d'acide borique neutralisé par l'hydroxyde de lithium enrichi en isotope 7, très onéreux, pour obtenir un pH de 7,2. Actuellement la concentration en ions lithium est contrôlée quotidiennement soit par ajout direct d'hydroxyde de lithium, soit en les piégeant irréversiblement sur des résines échangeuse de cations où ils sont définitivement perdus. Dans cette étude, nous montrons qu'une polarisation contrôlée appliquée à une électrode en tissu de carbone activé permet de réaliser un piégeage réversible des ions lithium en solution aqueuse. Sans polarisation, le carbone se comporte comme une résine échangeuse de cations comportant des groupes acides faibles. Quand le carbone est soumis à une polarisation négative suffisante, la réduction de l'eau produit un pH localement élevé qui provoque la dissociation des groupes de surface, lesquels fixent les ions lithium. Par inversion de polarisation, l'oxydation de l'eau donne un pH local faible en surface du carbone, favorisant la libération des ions alcalins vers la solution. Ce mécanisme a été vérifié et mis à profit en mode dynamique dans un circuit fermé, reproduisant les conditions du circuit primaire d'une centrale nucléaire, et contenant la cellule électrochimique avec une électrode de travail en tissu de carbone activé. En faisant varier divers paramètres, comme la géométrie de la cellule, la polarisation, le débit de la solution et la concentration d'acide borique, nous avons pu apporter une confirmation formelle du mécanisme. Ainsi le piégeage réversible des alcalins dépend du pH de la solution, de la quantité et la nature des groupes de surface et de la polarisation appliquée au carbone. Nous nous sommes également intéressés au piégeage d'autres cations. Dans ce cas, le potentiel redox, la solubilité des hydroxydes et/ou des borates, et la charge interviennent également dans le mécanisme. Les carbones activés peuvent également piéger les anions par électromigration.

  • Titre traduit

    Reversible electrosorption of lithium and other ions on activated carbons


  • Pas de résumé disponible.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 161 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 158-161

Où se trouve cette thèse\u00a0?