Détermination des paramètres cinétiques impliqués dans les processus de réduction des émissions de composés organiques volatils (COV) de structures CxHyOz par adsorption sur des solides à base d’oxydes métalliques et de carbones

Determination of the kinetic parameters involved in the abatement of the emission of volatile organic compounds (VOCs) by adsorption on metallic oxides and carbons

• Auteur / Autrice : Abdouelilah Hachimi
• Direction : Daniel Bianchi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie-Physique
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Lyon 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Charbon actif

Chaleur d'adsorption

Résumé

Dans le cadre d’une approche microcinétique de la réduction des composés organiques volatils (COV), la présente étude a pour objectif la détermination des paramètres impliqués dans le contrôle de l’équilibre d’adsorption des composés organiques volatils (COV) par une méthode originale appelée TPAE (Temperature Programmed Adsorption Equilibrium). Deux familles de COV ont été sélectionnées : les alcools et les aromatiques. Deux familles d’adsorbants ont été considérées : les oxydes métalliques (silice et alumine) et les carbones (les suies Diesel réelles (DPX-9) et modèle (Printex-U) et le charbon actif). Expérimentalement la méthode TPAE consiste à adsorber à 300 K un COV sous une pression d’adsorption Pa jusqu'à l’équilibre d’adsorption, puis à suivre par GC-FID l’évolution de la pression d’adsorption lors d’une monté linéaire de la température à faible vitesse pour limiter l’augmentation de la pression à moins de 30% de la pression initiale. Ces données permettent d’obtenir l’évolution expérimentale du recouvrement avec Ta en quasi isobare. Cette courbe est ensuite comparée aux courbes théoriques obtenues en considérant des espèces adsorbées soit localisées soit mobiles avec une chaleur d’adsorption soit constante soit dépendante du recouvrement. Ceci correspond aux modèles de Langmuir et de Temkin pour les espèces localisées soit les modèles de Hill pour les espèces mobiles. Il a été montré que les espèces adsorbées formées par les différents COV sont localisées avec des chaleurs d’adsorption en accord avec la littérature. L’utilisation de la méthode TPAE a été étendue à la caractérisation de la compétition d’adsorption entre COV aromatiques et les alcools sur la silice. Il a été ainsi montré que la méthode TPAE peut être utilisée pour la caractérisation de l’adsorption des molécules de structures simples et complexes

The present study is dedicated to the determination of the kinetic parameters involved in the adsorption equilibrium of VOCs by using an original method denoted Temperature Programmed Adsorption Equilibrium. Two kinds of VOCs have been studied: alcohols and aromatics. Two kinds of adsorbing materials have been considered: metallic oxides (silica and alumina) and carbon (real (DPX-9) and model (Printex-U) Diesel soots and activated carbon). Experimentally, the TPAE method consists to adsorb a VOC at 300 K with a fixed adsorption pressure until adsorption equilibrium. Then the evolution of the adsorption pressure is followed by GC-FID during the linear increase in Ta at a low rate to limit the increase in the adsorption pressure to less that 30% of the initial pressure. These data provide the evolution of the coverage of the surface in quasi isobar. Then this curve is compared to the theoretical curves obtained considering that the adsorbed species are either localized or mobile with a heat of adsorption either constant or depending on the coverage. These situations correspond to the Langmuir’ and Temkin’s models for the localized species and to the Hill model for