Développement et optimisation de matériaux pour la dépollution du formaldéhyde et de l'acétaldéhyde en air intérieur par adsorption sélective

Materials development and optimization for the removal of formaldehyde and acetaldehyde in indoor air by selective adsorption

• Auteur / Autrice : Coralie Kustner
• Direction : Stéphane Le Calvé, Guy Schlatter
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie-physique
• Date : Soutenance le 26/11/2024
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Chimie et Procédés pour l'Energie, l'Environnement et la Santé (Strasbourg ; 1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Isabelle Coll
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Romain Séverac
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marie-Hélène Manero, Christian George

Mots clés

Mots clés contrôlés

Zéolites

Silice

Charbon actif

Chimisorption

Adsorption

Air ambiant intérieur

Acétaldéhyde

Formaldéhyde

Mots clés libres

Formaldéhyde

Acétaldéhyde

Air intérieur

Adsorption

Chimisorption

Physisorption

Charbon actif

Silice

Zéolite

Tris(hydroxymethyl)aminomethane

Capacité d’adsorption

Formaldehyde

Acetaldehyde

Indoor air

Adsorption

Physisorption

Chemisorption

Activated carbon

Silica

Zeolite

Tris(hydroxymethyl)aminomethane

Adsorption capacity

Résumé

Cette thèse se consacre au développement de matériaux adsorbants spécifiques au formaldéhyde et à l’acétaldéhyde. Pour cela, plusieurs matériaux dont des membranes fibreuses, des peintures, des charbons actifs, des zéolites, une silice mésoporeuse, et une silice standard ont été fonctionnalisés avec du tris(hydroxymethyl)aminomethane (THAM). Les capacités d’adsorption de ces matériaux (à l’exception des peintures) ont été obtenues à différentes températures, humidités relatives, et concentrations d’aldéhyde. Les résultats ont montré que le THAM doit être sous sa forme amorphe pour adsorber les aldéhydes. A cause de leur fragilité et de la présence de cristaux de THAM à leur surface, l’adsorption sur les membranes fibreuses fut que peu concluante. Pour les autres matériaux, leurs capacités d’adsorption vis-à-vis des deux aldéhydes diminuaient en condition humide et cette diminution était plus marquée quand le matériau était hydrophile. Alors que pour l’adsorption de l’acétaldéhyde, la silice standard avait des résultats similaires au charbons actifs, l’adsorption du formaldéhyde sur la silice imprégnée a dépassé les valeurs maximales attendues dans le cas d’une chimisorption suggérant l’apparition d’un nouveau processus d’adsorption.

This thesis is devoted to the development of adsorbents specific to formaldehyde and acetaldehyde. To this end, various materials including fibrous membranes, paints, activated carbons, zeolites, a mesoporous silica, and a standard silica were functionalised with tris(hydroxymethyl)aminomethane (THAM). The adsorption capacities of these materials (at the exception of the paints) were obtained at different temperature, relative humidities, and aldehyde concentrations. The results showed that THAM adsorbed aldehydes only under its amorphous form. Due to their lack of resistance and the presence of THAM crystals at their surface, adsorption on fibrous membranes were only slightly conclusive. For these other materials, the adsorption capacity of both aldehydes decreased under humid condition, and this decrease was steeper the more the material was hydrophilic. While the standard silica and the activated carbons were almost as efficient for the adsorption of acetaldehyde, formaldehyde adsorption onto the silica surpassed the theoretical maximal values in the case of a chemisorption suggesting the emergence of a new adsorption process.