Équilibre et cinétique d'adsorption de sondes moléculaires sur charbons actifs commerciaux

par Laurent Cossarutto

Thèse de doctorat en Chimie - Physique

Sous la direction de Jean-Victor Weber et de Thierry Zimny.

Soutenue en 2000

à Metz .


  • Résumé

    Le contexte général de ce travail, réalisé dans le cadre du GDR européen "Adsorbants Carbonés et Environnement", est l'étude fondamentale du rôle joué par certaines caractéristiques physico-chimiques des charbons actifs sur leurs propriétés adsorbantes vis à vis de composés organiques volatils (COV). L'adsorption sélective pour des couples de COV, de propriétés physico-chimiques très proches a été plus particulièrement étudiée. Dans ce cas, la sélectivité est contrôlée aussi bien par la nature des interactions mises en jeu entre le matériau et l'adsorbat que par les effets de diffusion rencontrés lors du transfert de matière. Dans un premier temps, nous avons étudié hétérogénéité énergétique de la surface des solides carbonés par chromatographie en phase inverse à dilution infinie et par adsorption d'argon basse pression. Les deux méthodes permettent de mettre en évidence que les énergies d'adsorption des micropores sont très différentes entre les deux classes de charbons actifs étudiés (activation chimique ou physique). Dans un deuxième temps, l'étude des isothermes et des cinétiques d'adsorption de diverses sondes moléculaires a été faite. Les adsorbats utilisés ont été choisis en faisant varier leur caractère hydrophile/hydrophobe. Il semble exister une distribution critique de la taille des pores perturbant ainsi la dynamique de l'adsorption de vapeur d'eau sur les charbons essentiellement microporeux. Mais, il est encore difficile de préciser la nature et la localisation des centres primaires dans le réseau poreux. L'étude des isothermes et des cinétiques d'adsorption des alcools a conduit également à différencier les mécanismes d'adsorption entre les deux classes de charbons actifs

  • Titre traduit

    Equilibrium and adsorption kinetic of molecular probes on commercial activated carbons


  • Résumé

    This research work has been supported by the CNRS inside an European Research Group (GDRE) "Carbon Adsorbents and Environment". This fundamental study is devoted to the influence of activated carbon properties (porosity and surface chemistry) towards adsorption of Volatile Organic Compounds (VOC). Both the adsorption kinetics and thermodynamics are of critical importance in assessing the performance of active carbon beds for the adsorption of VOCs, in term of selectivity. First, energetic heterogeneity of the carbonaceus materials surface was analysed. This was carried out by both inverse gas chromatography at infinite dilution and low pressure argon adsorption methods. The results shown that adsorption energies between two kinds of activated carbon (chemical or physical activation) are markedly different. The second part of this work is devoted to the study of equilibrium and kinetic adsorption of few molecular probes. Adsorptives with varying hydrophilic/hydrophobic character were used. Water vapour adsorption experiments suggested that there exists a critical micropore size leading to a change in the dynamic adsorption process. The study of the adsorption alcohols has still showed discrepancies on adsorption mechanisms between the two classes of commercial active carbon

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Informations

  • Détails : 1 vol. (7-182-8 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Notes bibliogr. à la fin de chaque chapitre

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