Elaboration de charbons actifs à texture contrôlée

par Benoît Cagnon

Thèse de doctorat en Sciences de l'ingénieur. Génie des procédés

Sous la direction de André Guillot.

Soutenue en 2002

à Perpignan , dans le cadre de École doctorale Énergie environnement (Perpignan) .

mots clés

• Charbon actif
• Carbonisation
• Chimie des surfaces

Résumé

Ce travail de thèse est consacré à deux grandes voies d'optimisation des propriétés microporeuses des charbons actifs. Le contrôle de la texture poreuse des charbons actifs, pendant leur élaboration, par activation à la vapeur d'eau à partir de coques de noix de coco a été étudié. D'abord, l'étude cinétique et l'étude des effets des paramètres de l'étape de carbonisation ont été entrepris dans le but de mieux comprendre le comportement d'un précurseur lignocellulosique. Puis, l'étude des paramètres de l'étape d'activation, notamment la teneur en eau du gaz vecteur, a permis de couvrir un domaine de propriétés texturales étendu. Enfin, l'utilisation de procédés d'oxydation cyclique à l'air et à l'eau de javel a permis de contrôler, après élaboration, les propriétés microporeuses de charbons actifs aux textures différentes. En outre, l'utilisation de techniques d'analyses physico-chimiques a permis d'identifier et quantifier les groupements oxygénés formés lors des cycles d'oxydation.

Titre traduit

Microporous properties control of activated carbons

Résumé

This work is aimed at both methods of microporous properties optimization of activated carbons. The control of textural properties during elaboration by steam activation with coconut shells has been studied. At first, the kinetics and the different parameters of the carbonization step have been studied to understand the behaviour of a lignocellulosic precursor. Thus, the carbonization protocol has been modified. Thereafter, the study of activation step, with the control of vector gas humidity, has allowed to cover a wider range of porous textures. Finally, successive air or NaOCl cyclic oxydations have been successfully applied after elaboration to three different activated carbons to control their gradual pore size modifications. The surface complexes inherited from each cycle on all the carbon samples were characterized by temperature-programmed desorption (T. P. D. ), X-ray photoelectron spectra (C1s) (X. P. S. ) and Fourier transformed infrared spectroscopy (F. T. I. R. ) and compared.