Isothermes et isobares d'adsorption-désorption de la vapeur d'eau de zéolithes désaluminées et de minéraux argileux : apport de la théorie de Polanyi-Dubinin à la caractérisation de la texture poreuse de zéolithes HY désaluminées et aux calculs des grandeurs thermodynamiques de l'hectorite et de la nontronite

par Abdellah Elm' Chaouri

Thèse de doctorat en Chimie - Physique

Sous la direction de Marie-Hélène Simonot.

Soutenue en 1990

à Dijon .


  • Résumé

    Ce travail est consacré à l'étude des interactions eau-cation d'aluminosilicates tels que les zéolithes et les smectites. En ce qui concerne les zéolithes HY l'étude de la désalumination par adsorption de la vapeur d'eau apporte des informations sur la quantité d'ion aluminium de charpente présente dans la zéolithe aussi bien par la forme de l'isotherme que par la détermination du volume des micropores accessibles à l'eau. La liaison Si-O-Si étant hydrophobe, l'eau s'adsorbe sur les sites aluminiques à raison de 8H#2O par cation H#+ en l'absence de contraintes stériques, et le départ de l'aluminium de charpente entraine une diminution de la quantité d'eau adsorbée de telle sorte qu'à partir d'un rapport Si/Al d'environ 35, la zéolithe devient hydrophobe. Aux forts taux de désalumination la création de mésopores se manifeste par l'apparition d'une boucle d'hystérésis dans le domaine des pressions relatives élevées. La formation de cette texture secondaire qui s'établit progressivement lorsque le rapport Si/Al augmente se manifeste par le passage continu de la forme de l'isotherme d'adsorption du type I au type IV avec formation d'une hystérésis H2. L’adsorption de l'eau ne se faisant que sur les sites aluminiques de charpente le volume microporeux accessible à l'eau ne mesure pas la totalité du volume géométrique des micropores. En ce qui concerne les minéraux argileux l'originalité du travail consiste en l'application de la théorie de Polanyi-Dubinin pour la prévision des courbes d'adsorption et de désorption isotherme et isobare dans le domaine de température 15°C-110°C à partir du tracé expérimental d'une isotherme et d'une isobare convenablement choisies. L'application de cette méthode dans le domaine d'hydratation correspondant à la deuxième couche a conduit aux calculs des enthalpies et entropies dérivées et intégrales d'adsorption-désorption à partir des isostères Ln p/po=f (1/T)n#a#d, et des enthalpies libres dérivées et intégrales d'adsorption-désorption en fonction de la température à partir de l'intégration des grandeurs dérivées correspondantes. À partir de ces grandeurs thermodynamiques qui dépendent de l'argile et du cation de compensation ont été tracés des réseaux d'isostères d'enthalpie libre intégrale totale ou molaire qui seront utilisés pour la prévision de la stabilité relative des minéraux argileux. Bien que le domaine d'hydratation explore dans ce travail soit limité il apparait que la nontronite est plus stable que l'hectorite, et que pour une même argile l'échantillon magnésien est plus stable que les autres. Enfin, l'hystérésis est chiffrée par la somme des enthalpies libres d'hydratation et de déshydratation.

  • Titre traduit

    Water-vapor adsorption-desorption isotherms and isobars in dealuminated zeolites and clay minerals. Characterization of the porous texture in dealuminated zeolites hy and determination of thermodynamics functions for hectorite and montronite from the polanyi-dubinin theory


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Informations

  • Détails : 1 vol. (176 p.)
  • Annexes : Références bibliographiques en fin de chapitres. 136 références

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  • Bibliothèque : Université de Bourgogne. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TDDIJON/1990/21
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