Application des mousses alvéolaires en photocatalyse : étude de la dégradation du méthanol

par Shabnam Haji Esmaili

Thèse de doctorat en Chimie des matériaux

Sous la direction de Dominique Bégin.

Soutenue en 2011

à Strasbourg .


  • Résumé

    Au cours de ces dernières décades, la qualité de l’eau et de l’air est en train de diminuer ce qui représente une menace sérieuse pour toutes les espèces vivantes. La prise de conscience des problèmes liés à l’environnement a induit une forte croissance dans le domaine des recherches scientifiques et commerciales pour développer de nouveaux procédés efficaces peu onéreux en vue d’améliorer la qualité de l’eau et de l’air. Les processus d’oxydation avancée (AOP), et en particulier la photocatalyse basée sur l’utilisation du dioxyde de titane (TiO2), sont considérés comme une véritable avancée par rapport aux techniques classiques de purification. Un des premiers objectifs de ce travail est de comparer deux types de réacteurs photocatalytiques de configuration toute à fait différente dans la dégradation du méthanol en phase vapeur. Un réacteur agissant en mode « lit léché » et un réacteur agissant en mode « lit traversé » à l’intérieur duquel est introduite une mousse alvéolaire comme support pour le TiO2. L’objectif principal est de choisir et de caractériser (voire élaborer) une mousse alvéolaire permettant d’obtenir des taux de dégradation de méthanol maximaux. Trois nouveaux supports ont été choisis : les mousses de polyuréthane, de carbone et de carbure de silicium beta. Tout d’abord les trois mousses ont été caractérisées. Parmi les principaux points étudiés, nous nous sommes intéressés aux phénomènes de perte de charge et de transmission de la lumière. La deuxième étape consistait à caractériser leurs fonctions de surface, notamment les fonctions oxygénées par spectrométrie XPS. La morphologie de cette surface a été observée par microscopie optique ou électronique. La surface spécifique de ces trois mousses a été mesurée. Le principal challenge consistait à optimiser la méthode de dépôt photocatalytique (TiO2-P25) sur ces trois mousses 3D alvéolaire et à s’assurer que la lumière traverse bien ce type de structure alvéolaire. Après optimisation du dépôt photocatalytique sur ces trois mousses, les réacteurs garnis de ces structures alvéolaires (mode en « lit traversé ») ont été utilisés pour la dégradation photocatalytique du méthanol en phase vapeur. [. . . ]

  • Titre traduit

    Application of alveolar foams in photocatalysis : study of methanol degradation


  • Résumé

    In recent decades, the gradual reduction of water and air quality has become a serious danger for all living species, among them human beings. Awareness of this environmental problem has led to a strong growth in the field of environmental scientific research and commercials equipment in order to develop new, efficient and not too expensive processes to improve the quality of water and air. Advanced oxidation process (AOP), particularly photocatalysis based on the utilization of titanium dioxide (TiO2), is considered as an advanced air and water purification technique in comparison with the other classical techniques. The first objective of this study is to compare two different configuration photocatalytic reactors for methanol degradation; seep-flow mode reactor, and traversed-flow mode reactor filled with 3D alveolar foams as a support of photocatalyst. The principal objective is to choose and characterize the most appropriate alveolar foam to obtain a maximum rate of methanol degradation. To achieve this goal, three new alveolar foams were chosen to be studied; polyurethane foam, carbon foam and beta silicon carbide foam. First of all the three foams were characterized, particularly focusing on the measurement of the pressure drop and light transmission through the foams. In the second step their functions on the surface, especially oxygen functions, were studied by XPS spectroscopy. Additionally, their surface morphology was observed by scanning electronic microscopy and transmission electron microscopy. Finally the specific surface of every foam sample was measured by BET method. The challenge was to optimize the method of photocatalyst deposition on the three alveolar foams and to assure that this process doesn’t cause any decrease in the transmission of light. After this optimization, the seep-flow mode reactor and traversed-flow mode reactor (filled with 3 dimensional alveolar foams covered with photocatalyst), were used for the degradation of Methanol vapor. The essential role of the type of the reactor and the nature of the foam, in the case of traversed-flow mode reactor, were observed with several experiments of methanol degradation. [. . . ]

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Informations

  • Détails : 1 vol. (171 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Notes bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service des bibliothèques. Bibliothèque L'Alinéa.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2011;1052
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