Equilibres de coadsorption du p-xylene et du m-xylene par les zeolithes x et y. Effet du cation compensateur, de la temperature et du taux d'hydratation de la zeolithe sur la selectivite d'adsorption

par JEAN-CHARLES MOISE

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Jean-Pierre Bellat.

Soutenue en 1999

à Dijon .

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  • Résumé

    La selectivite d'adsorption du p-xylene vis-a-vis du m-xylene depend du remplissage des cages , de la composition du melange a separer et de la nature du cation compensateur de charge. Cette derniere variable est la clef du processus d'adsorption selective des xylenes. L'approche energetique du processus de coadsorption par calorimetrie differentielle couplee a la chromatographie en phase gazeuse a permis d'obtenir les enthalpies differentielles de coadsorption et les entropies molaires de la phase adsorbee en fonction du remplissage. De plus, l'effet de la temperature et de l'eau preadsorbee sur la selectivite d'adsorption a ete aborde de maniere approfondie. D'apres ce travail, il apparait que les cations compensateurs de charge creent un encombrement sterique dans les cages , qui conduit a une modification des sites d'adsorption accompagnee de rearrangements moleculaires, favorable a l'adsorption de l'isomere de plus petite taille et de plus haute symetrie, le p-xylene. Cet encombrement depend de la taille des cations et de leur charge mais aussi de leur distribution sur les divers sites disponibles dans la charpente qui est differente selon la valeur du rapport si/a1 de la zeolithe. En effet, si dans le cas des zeolithes au sodium, ou l'encombrement sterique cree est faible, le processus de coadsorption parait assez homogene au cours du remplissage des cages (sites energetiquement equivalents), l'introduction dans la charpente de gros cations baryum conduit a un processus d'adsorption beaucoup plus heterogene du point de vue energetique. Des phenomenes entropiques semblent mis en jeu lorsqu'apparait le processus d'adsorption selective, ce qui traduit l'existence de sites d'adsorption energetiquement differents et globalement favorables au p-xylene. Ces phenomenes entropiques semblent jouer un role important dans le processus de separation et sont sensibles a la presence de molecules hotes dans la zeolithe (eau) ainsi qu'a la variation de la temperature d'adsorption.


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  • Détails : 190 p.
  • Annexes : 75 ref.

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