Étude et mise au point d'un dispositif intelligent de protection autonome NRBC : couplage adsorption / photocatalyse

Study and design of an intelligent device for autonomous CBRN protection : Adsorption/Photocatalysis Coupling

• Auteur / Autrice : Youcef Serhane
• Direction : Aymen Amine Assadi, Abdelkrim Bouzaza
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie : procédés et environnement
• Date : Soutenance le 27/06/2023
• Etablissement(s) : Université de Rennes (2023-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Science de la Matière, des Molécules et Matériaux (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences Chimiques de Rennes - Institut des Sciences Chimiques de Rennes
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de délivrance du diplôme : École nationale supérieure de chimie (Rennes ; 1919-...)
• Jury : Président / Présidente : Ridha Mosrati
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Abdelkrim Bouzaza, Ridha Mosrati, Valérie Héquet, Frédéric Thévenet, Dominique Wolbert, Amina Meslem
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Valérie Héquet, Frédéric Thévenet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Masques à gaz

Agents chimiques (munitions)

Photocatalyse

Mots clés libres

Agents chimiques de guerre

Couplage photocatalytique/adsorption

Régénération

Urgence NRBC

Masque anti-gaz

Chemical weapon agent’s

Coupling photocatalytic/adsorption

Regeneration

CBRN emergency

Anti-gas mask

Résumé

La protection des agents NRBC en cas de risques et de situations d'urgence, notamment à caractère chimique, est d'une grande importance. Le développement de nouveaux dispositifs de protection est d'un grand intérêt. Le projet de thèse vise à étudier l'opportunité de coupler l'adsorption et la photocatalyse et de proposer une nouvelle technique avancée de protection respiratoire contre les toxiques chimiques. A ce titre, les performances du réacteur photocatalytique avec une configuration filtre ont été étudiées, en particulier l'influence des étapes limitantes liées à la réaction chimique et au transfert de masse. Une étude visant la configuration d'une nouvelle génération de réacteur basée sur un système Fibre optique/LED, plus compacte et plus intense avec une meilleure efficacité énergétique a été mise en place. Cette version de réacteur a montré un potentiel de régénération intéressant du support adsorbant lors d'une étude de couplage photocatalyse/adsorption. Une récupération importante des capacités d'adsorption (95%) de l’adsorbant a été observée. Une autre configuration du couplage adsorption/photocatalyse a également été examinée lors des essais en continu dans des conditions réalistes (chambre climatique). Nous avons mis en évidence des performances intéressantes dans le traitement en continu des agents de guerre chimique. Le temps de travail a été augmenté de 30 min par rapport à un adsorbant seul dans les conditions les plus défavorables.

Protection of CBRN agents in case of hazards and emergency situations, especially of a chemical nature, is of great importance. The development of new protection devices is of great interest. The thesis project aims at studying the opportunity to couple adsorption and photocatalysis and to propose a new advanced technique of respiratory protection against chemical toxics.For this purpose, the performances of the photocatalytic reactor with a filter configuration have been studied, in particular the influence of the limiting steps related to the chemical reaction and the mass transfer. A study aiming at the design of a new reactor generation based on an Optical fiber/LED system, more compact and more intense with a better energy efficiency has beenimplemented. This version of the reactor showed an interesting regeneration potential of the adsorbent support during a photocatalysis/adsorption coupling study. An important recovery of the adsorption capacities (95%) of the adsorbent was observed. Another configuration of the adsorption/photocatalysis coupling was also examined during continuous tests under realistic conditions (climatic chamber). We have highlighted interesting performances in the continuous treatment of chemical warfare agents. The working time was increased by 30 min compared to an adsorbent alone in the most unfavorable conditions.