Etude de l'influence de traces d'eau sur l'adsorption et la diffusion en phase gazeuse d'alcanes, d'alcenes et du dioxyde de carbone dans la zeolite nax

• Auteur / Autrice : ANNE MALKA EDERY
• Direction : Francis Meunier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

L'objet de cette these est l'etude de l'influence d'une faible quantite d'eau (environ 3%) sur les proprietes thermodynamique et cinetique de l'adsorption d'alcanes (du propane a l'hexane), d'alcenes (propene, butene 1 et 2 cis) et du gaz carbonique dans la zeolite nax. Apres une presentation generale des proprietes thermodynamiques de l'adsorption, nous montrons que l'eau adsorbee n'est pratiquement pas deplacee par l'adsorbat. Le systeme adsorbant - adsorbat - eau peut etre traite comme un couple classique adsorbant - adsorbat, ou l'adsorbant est la zeolite hydratee. Nous decrivons ensuite les principales methodes de mesure de cinetique de diffusion dans les zeolites, et plus particulierement les methodes d'echelon de volume et de reponse thermique en frequence que nous avons employees dans notre etude. Une etude comparative des valeurs de cinetique obtenues par la methode macroscopique de reponse thermique en frequence, que nous avons utilisee, et des valeurs obtenues par la methode microscopique de r. M. N. Est proposee. Nous avons pu montrer que la presence de traces d'eau sur les couples nax - alcanes, nax - alcenes et nax - gaz carbonique etudies n'entraine qu'une faible diminution de la chaleur de sorption. Par ailleurs, nous avons observe que la cinetique des alcanes est toujours ralentie par la presence de l'eau. En revanche, dans le cas des alcenes ou du gaz carbonique, la cinetique est soit acceleree, soit inchangee, selon la concentration de l'adsorbat. Nous proposons une interpretation de ces resultats en fonction de la part relative des interactions molecule - molecule et molecule - reseau d'une part, et des effets steriques de blocages des fenetres reliant entre elles les cages de la zeolite d'autre part. Enfin, nous avons observe une tres forte dependance de l'energie d'activation de la diffusion du dioxyde de carbone dans la zeolite nax avec la concentration. Cette energie d'activation est diminuee en presence de l'eau.