Adsorptions et désorptions compétitives sous irradiation micro-ondes : étude de la conversion d’énergie électromagnétique couplée aux transferts de matière et de chaleur

Competive adsorptions and sesorptions under microwave irradiation

• Auteur / Autrice : Benoît Legras
• Direction : Lionel Estel, Isabelle Polaert, Michel Thomas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique. Génie des procédés
• Date : Soutenance le 22/11/2011
• Etablissement(s) : Rouen, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences physiques mathématiques et de l'information pour l'ingénieur (Saint-Etienne-du-Rouvray, Seine-Maritime ; ....-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de sécurité des procédés chimiques (Saint Etienne du Rouvray, Seine-Maritime ; 1989-....)
• Jury : Président / Présidente : Bechara Taouk
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Carlo Mazzocchia
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Henri Delmas, Michel Delmotte

Mots clés

Mots clés contrôlés

Absorbants et adsorbants

Zéolites

Mots clés libres

Adsorption

Zéolithe

Micro-ondes

Permittivité

Modélisation multiphysique

Adsorption

Zéolithe

Microwave

Permittivity

Multiphysic modelling

Résumé

Dans cette thèse, nous nous sommes particulièrement intéressés au cas d'adsorptions compétitives sur des zéolithes, de molécules polaires en phase gaz, sous irradiation micro-ondes. Dans un premier temps, nous avons étudié de façon approfondie les mécanismes d'interactions onde-matière sur des systèmes adsorbant-adsorbant à l'aide de mesures de permittivités. Dans un second temps, des adsorptions ont été effectuées à l'échelle pilote et ont permis d'analyser les possibilités réelles, offertes par les micro-ondes. Le procédé de régénération adsorbant sous micro-ondes a été décrit à l'aide d'un modèle multi-physique et validé expérimentalement. Un procédé de purification d'un courant gazeux humide chargé en COV apolaire a été proposé. Ce procédé permet une récupération sélective et efficace des molécules d'eau et de toluène. Ce procédé s'appuie sur les différences de sélectivités d'adsorption de plusieurs zéolithes, ainsi que sur leurs pertes diélectriques contrastées.

In this thesis, we particularly focused on competitive sorption of polar/apolar gaseous mixtures on zeolites under microwave irradiations. In a first step, we precisely studied wave-material mechanisms occuring between an electromagnetic wave and an adsorbat-adsorbent couple by studying thier dieclectric properties. In a second step, co-sorptions under microwave on a bench test have been realised and analysed. They showed the real advantages that microwave can bring to tjis process. Then, a regeneration process have benn described with a pmutiphysic modelling and experimentally validated. A purification process of a humide gas flow loaded with an apolar VOC have been proposed. The case of toluene, as an apolar compound, has been experimentally treated. This process allows an efficient and selective recovery of water and toluene molecules. This process uses the sorption selectivity properties of several zeolites and their contrasted dielectric losses.