Relations structures et propriétés d'adsorption des charbons actifs

• Auteur / Autrice : Cédric Herry
• Direction : Michel Baudu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie et microbiologie de l'eau
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Limoges
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Potentiel zêta

Capillarité

Chromatographie en phase gazeuse

Propriétés mécaniques

Matériaux poreux

Absorption et adsorption

Charbon actif

Résumé

Les charbons actifs (ca) sont des materiaux adsorbants utilises pour l'elimination des pesticides dans les eaux. Leur porosite et leur chimie de surface sont a l'origine d'un fort pouvoir adsorbant. Cependant, l'etude des mecanismes d'adsorption a leur surface est compliquee par leur organisation poreuse. Ce travail a pour objectif, de determiner dans le cas de l'adsorption de composes organiques sur charbons actifs, les roles respectifs de la chimie de surface et de la porosite du materiau. Les charbons actifs sont caracterises par des methodes indirectes, la chromatographie inverse en phase gazeuse (cig) et la montee capillaire. Ces techniques analytiques permettent de determiner des parametres thermodynamiques caracteristiques de la surface et du reseau poreux du materiau (energie libre d'adsorption, composantes d'energie de surface). La comparaison des resultats obtenus, et leur confrontation avec des methodes de caracterisations plus classiques (zetametrie, titration de surface, tests d'adsorption) permet d'observer que pour les charbons actifs commerciaux, les facteurs steriques sont determinants de l'affinite de l'adsorbant pour une molecule donnee. L'etude de l'adsorption d'alcanes, d'alcenes et d'alcools en cig montre que les mecanismes dus a de l'adsorption non specifique sont les plus importants, et qu'ils sont considerablement favorises par le chevauchement des forces d'interaction dans les micropores. L'etude en montee capillaire a conforte ces resultats, et a permis de recalculer un rayon de pore utile a l'adsorption des alcools. La confrontation finale de ces resultats avec l'adsorption du phenol en milieu aqueux montre que dans ce cas les mecanismes mis en jeu sont plus complexes. Les resultats permettent d'etablir que l'heterogeneite de surface des ca conduit a une decroissance des energies d'adsorption en fonction du taux de couvrement de la surface par l'adsorbat.