Contribution à l'étude des propriétés thermodynamiques des solutions très concentrées d'acétate de potassium en solvant aqueux et mixte : extension aux carboxylates de potassium

Contribution to study of the thermodynamic properties of very concentrated aqueous and mixed solutions of potassium acetate : Extension to potassium carboxylates

• Auteur / Autrice : Christophe Nicolas
• Direction : Louis Schuffenecker
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

NRTL (modèle thermodynamique)

Calorimétrie

Équilibre solide-liquide

Thermodynamique

Résumé

Les électrolytes sont rencontrés aussi bien en sciences naturelles, en sciences du génie chimique qu'en sciences de l'environnement où ils interviennent en tant qu'agents polluants ou comme constituants de la biosphère. La description des propriétés thermodynamiques des solutions d'électrolyte en solvant aqueux ou mixte est d'une importance capitale dans de nombreux procédés de séparation, notamment les procédés de cristallisation ou de distillation. On comprend dès lors l'intérêt à la fois théorique et industriel que représente l'étude de ces systèmes. Panni les électrolytes, l'acétate de potassium connaît de nombreux développements techniques mais l'absence de données expérimentales limite son exploitation en milieu industriel. Ce travail constitue une contribution à la détermination expérimentale des propriétés thermodynamiques des solutions aqueuses et mixtes d'acétate de potassium et à leur représentation. Nous avons mesuré les équilibres liquide/solide à l'aide d'un dispositif mis au point au laboratoire. Nous avons utilisé un calorimètre C80 (SET ARAM) atm de déterminer les enthalpies de dissolution dans l'eau et dans les mélanges eau/éthanol à plusieurs températures. Enfin nous avons mesuré les volumes molaires des solutions à l'aide d'un densimètre DMA 60 (ANTON P AAR). La représentation de ces propriétés thermodynamiques a été obtenue à l'aide du modèle de Pitzer et de Chen (NR TL) en considérant dans un premier temps la dissociation complète de l'acétate de potassium sur tout le domaine de inola1ité. Dans un second temps, l'étude du modèle de Pitzer et des propriétés thermodynamiques ont permis de rendre compte de la dissociation partielle du sel. Ce travail établit une méthodologie pour l'étude des sels très solubles et souligne l'importance des données calorimétriques pour l'ajustement des paramètres des modèles thermodynamiques.

Electrolytes can be found in biology, as weil as chemical engineering and environmental science in the form of polluting meters or as biosphere components. The description of thermodynamic properties of electrolyte solutions in aqueous or mixed solvents is critical in various separation processes, including crystallization or distillation. Therefore, the study of such systems is of great interest form a theoretical and industrial point of view. Due to a lack of experimental data, very few researches on potassium acetate lead to actual industrial applications. This work is a contribution to the experimental determination of thermodynamic properties of potassium acetate solutions in aqueous or mixed solvent and to their representation. We have measured liquidlsolid equilibrium thanks to an experimental deviee designed in the laboratory. We have used a C80 calorimeter (SETARAM) for the determination of dissolution enthalpies in water and in water/ethanol mixed solvents at several temperatures. Eventually, we have measured the molar volumes of solutions with a DMA 601 densitometer (ANTON PAAR) This thermodynamic properties representation was obtained with Pitzer and Chen models. This work provides a methodological approachfor study of highly soluble salts, and shows the importance of calorimetrie data for parame ter fitting of thermodynamic models.