Contribution au génie de la dégradation photocatalytique de polluants organiques de l'eau sur TiO2 en lit fixe PDF Download
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Author: Sidi Mohamed Ould-Mame
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Category :
Languages : fr
Pages : 223
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Book Description
Le but de ce travail est de contribuer au génie photocatalytique par l'étude de dépôts de TiO2 à mettre en oeuvre dans un réacteur à lit fixe pour le traitement des eaux usées. Une technique de dépôt directe du TiO2 a été adoptée. Deux échantillons de TiO2 (P25 et Hombikat) ont été testés en utilisant l'acide salicylique (AS) comme polluant modèle. Les dépôts catalytiques ont été analysés par profilométrie et microscopie optique. Ces analyses montrent que les dépôts ont un aspect globalement homogène et une surface accidentée dominée par la présence de microfissures, particulièrement dans le cas de Hombikat. Les propriétés optiques des dépôts ont été étudiées à l'aide d'une sphère intégratrice. L’absorption et la transmission suivent une loi apparente de Beer-Lambert et un modèle satisfaisant a été développé. L’adsorption de AS a été étudiée sur P25 supporte calcine ou non et en suspension et sur Hombikat supporté. Cette étude montre que l'accessibilité des dépôts n'est pas limitée par l'épaisseur des dépôts, et que l'équilibre d'adsorption suit le modèle de Langmuir. La cinétique de dégradation photocatalytique de AS a été étudiée sur P25 et Hombikat et montre un accord assez satisfaisant avec le modèle de Langmuir-Hinshelwood. La corrélation entre l'adsorption et la cinétique de dégradation a suggéré l'existence de plusieurs types de sites d'adsorption de P25 mais un seul type de site pour Hombikat. Nous avons mis en évidence l'influence de divers facteurs sur la vitesse de la réaction de dégradation photocatalytique, que nous avons rassemblés dans une formulation générale. La densité superficielle du dépôt et l'intensité du flux lumineux ont beaucoup d'influence sur la cinétique, et ont été particulièrement étudiées. Il est montré que le transfert interne a peu d'influence sur la vitesse de dégradation sur P25 et qu'en particulier il ne prend pas d'importance dans le domaine de grande densité superficielle du dépôt, ce que l'on observe également pour Hombikat.
Author: Sidi Mohamed Ould-Mame
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Languages : fr
Pages : 223
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Le but de ce travail est de contribuer au génie photocatalytique par l'étude de dépôts de TiO2 à mettre en oeuvre dans un réacteur à lit fixe pour le traitement des eaux usées. Une technique de dépôt directe du TiO2 a été adoptée. Deux échantillons de TiO2 (P25 et Hombikat) ont été testés en utilisant l'acide salicylique (AS) comme polluant modèle. Les dépôts catalytiques ont été analysés par profilométrie et microscopie optique. Ces analyses montrent que les dépôts ont un aspect globalement homogène et une surface accidentée dominée par la présence de microfissures, particulièrement dans le cas de Hombikat. Les propriétés optiques des dépôts ont été étudiées à l'aide d'une sphère intégratrice. L’absorption et la transmission suivent une loi apparente de Beer-Lambert et un modèle satisfaisant a été développé. L’adsorption de AS a été étudiée sur P25 supporte calcine ou non et en suspension et sur Hombikat supporté. Cette étude montre que l'accessibilité des dépôts n'est pas limitée par l'épaisseur des dépôts, et que l'équilibre d'adsorption suit le modèle de Langmuir. La cinétique de dégradation photocatalytique de AS a été étudiée sur P25 et Hombikat et montre un accord assez satisfaisant avec le modèle de Langmuir-Hinshelwood. La corrélation entre l'adsorption et la cinétique de dégradation a suggéré l'existence de plusieurs types de sites d'adsorption de P25 mais un seul type de site pour Hombikat. Nous avons mis en évidence l'influence de divers facteurs sur la vitesse de la réaction de dégradation photocatalytique, que nous avons rassemblés dans une formulation générale. La densité superficielle du dépôt et l'intensité du flux lumineux ont beaucoup d'influence sur la cinétique, et ont été particulièrement étudiées. Il est montré que le transfert interne a peu d'influence sur la vitesse de dégradation sur P25 et qu'en particulier il ne prend pas d'importance dans le domaine de grande densité superficielle du dépôt, ce que l'on observe également pour Hombikat.
Author: Nadjet Hadj Salah
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Languages : fr
Pages : 178
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La première partie de ce travail est consacrée à l’évaluation de l’efficacité photocatalytique de plusieurs semiconducteurs commerciaux. La comparaison est basée sur la détermination de leurs propriétés physiques : diamètre des particules, taille des cristallites, structure cristallographique, propriétés électroniques, composition chimique ainsi que capacité d’adsorption. L’efficacité photocatalytique est testée sur le phénol, un polluant modèle. Alors que ZnO présente une activité photocatalytique légèrement supérieure à celle des différents TiO2 étudiés, c’est pour le TiO2 P25 que la plus faible résistivité a été observée. C’est donc au sein de ce dernier que la circulation électronique est la meilleure. L’existence de différentes formes cristallographiques pour le TiO2 est démontrée être également un autre paramètre fondamental gouvernant la réactivité. Si la partition anatase/rutile (80/20%) est donc importante, le fait que le TiO2-P25 soit formé d'un seul cristallite le semble tout autant, car c’est tout le grain qui peut être considéré comme actif.Une seconde partie est dédiée à l’étude de la dégradation photocatalytique d’un colorant, le Vert Cibacron (RG12) utilisé dans l’industrie textile. Le travail est réalisé en suspension aqueuse en présence de dioxyde de titane TiO2-P25. La décoloration de la suspension est effective après 90min de traitement et s’accompagne d’une minéralisation partielle de 60% pour une gamme de concentration initiale en RG12 entre 10-40 mgL-1. Pour déterminer le mécanisme général de la photocatalyse, des investigations thermodynamiques et cinétiques ont été menées sur l’adsorption du colorant sur TiO2-P25. La chimisorption s’est avérée être le processus spontané endothermique majoritaire se déroulant à la surface du photocatalyseur. La cinétique d’adsorption suit globalement une loi de pseudo-ordre deux accompagnée d’un mécanisme de diffusion intraparticulaire observé aux fortes concentrations (80-120 mgL-1) mettant en avant les mésopores du matériau. Un modèle faisant intervenir une adsorption compétitive des espèces à la surface du photocatalyseur a été élaboré. Les molécules de colorant, de sous-produits de dégradation, les molécules d’eau et ions hydroxydes, ainsi que le dioxygène présent en solution et à la surface du TiO2 sont supposés entrer en compétition vis à vis des mêmes sites d’adsorption. Il est alors observé que l’inverse de la constante de dégradation photocatalytique du colorant dépend d’un polynôme du second degré de la concentration initiale du colorant de départ.Afin de contrecarrer le problème récurrent de la filtration des suspensions aqueuses de TiO2, la fixation de TiO2 par la méthode PMTP sur des plaques de verre a été étudiée. La caractérisation des dépôts par MEB et DRX a permis de montrer que ceux-ci étaient homogènes. Les performances du TiO2 supporté ont été comparées au procédé photocatalytique classique en suspension aqueuse sur le colorant Vert Cibacron dans un réacteur à recirculation de 500 mL dont les conditions optimales de fonctionnement ont été déterminées. Le modèle précédent de compétition d’adsorption des espèces à la surface du photocatalyseur, s’est montré adapté à décrire les résultats expérimentaux comparativement au modèle de Langmuir-Hinshelwood.Enfin, le couplage photocatalyse/sonolyse a été examiné pour la dégradation du vert Cibacron. Le dosage des espèces actives générées par chaque technique a été réalisé. Une synergie est apparue lors du couplage de la photocatalyse sous irradiation solaire en présence d’ultrasons 500 kHz.
Author: Nidhal Fessi
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Languages : fr
Pages : 0
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Ce travail de thèse examine une nouvelle méthode prometteuse pour la dépollution efficace des eaux contaminées par des polluants organiques insolubles de type toluène, 1-méthylnaphtalène, nitrobenzène,.... Cette méthode d'oxydation avancée repose sur la photocatalyse hétérogène dans des émulsions de Pickering. Dans ce type d'émulsions, les tensioactifs stabilisants des gouttelettes huileuses sont remplacés par des nanoparticules solides à propriétés photocatalytiques élevées. Par ailleurs, ces nanoparticules solides doivent remplir les conditions de mouillabilité partielle dans les deux phases aqueuse et huileuse grâce à un équilibre hydrophile-hydrophobe à leur surface. Pour cette raison, le dioxyde de titane (TiO2) anatase a été préparé par la méthode sol-gel puis modifié par fluoration pour obtenir le catalyseur TiO2-F. L'objectif est de formuler des émulsions de Pickering de type huile dans l'eau (H/E) à partir de polluants organiques de faible solubilité dans l'eau. Les catalyseurs synthétisés ont été caractérisés par XRD, BET, SEM, DRS, XPS, et TG-TD-MS. Il a été montré que la fluoration apporte des changements importants dans les propriétés optiques du TiO2 et a amélioré l'équilibre hydrophile/hydrophobe à sa surface de façon significative. Par ailleurs, les résultats obtenus indiquent que des émulsions de Pickering stables peuvent être formulées en utilisant des particules de TiO2 ou TiO2-F de taille nanométrique. Le type et la stabilité des émulsions dépendent de la mouillabilité des nanoparticules stabilisantes évaluées par des mesures d'angle de contact. La mouillabilité des nanoparticules a été trouvée fortement dépendante du type d'huile en raison des contributions de la polarité et des interactions spécifiques avec les polluants. L'étude des émulsions de Pickering par conductivité électrique, microscopie optique et diffusion de la lumière a montré qu'une stabilité élevée a été obtenue dans des conditions de mouillage partiel : angle de contact dans l'eau compris entre 70 et 110°. L'évolution de la taille des gouttelettes d'huiles avec le rapport de masse huile/photocatalyseur a confirmé une forte adsorption des nanoparticules de catalyseur sur les gouttelettes d'huiles. Finalement, les émulsions jugées stables ont été photodégradées sous rayonnement UV. La cinétique de photodégradation des polluants organiques mesurée par HPLC a montré que la dégradation a été intensifiée en utilisant les émulsions de Pickering par rapport aux systèmes non émulsionnés. Ces résultats ont prouvé que l'utilisation des émulsions de Pickering stabilisées par des nanoparticules de dioxyde de titane constituait un moyen efficace et innovateur pour intensifier la dégradation photocatalytique des polluants organiques.
Author: Lynda Rideh
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Languages : fr
Pages : 197
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COMPTE TENU DE L'ECHEC RELATIF DES METHODES CONVENTIONNELLES DE TRAITEMENT DES EAUX VIS A VIS DE CERTAINS POLLUANTS, CE TRAVAIL CONSTITUE UNE NOUVELLE CONTRIBUTION D'UN TRAITEMENT PAR PHOTOCATALYSE. LA DESTRUCTION DU 2-CHLOROPHENOL PAR LE SYSTEME UV/TIO#2/O#2 EST ETUDIEE, A L'ECHELLE DU LABORATOIRE, DANS UN REACTEUR A RECIRCULATION DU TYPE IMMERSION, EQUIPE D'UNE LAMPE A VAPEUR DE MERCURE A MOYENNE PRESSION. LES CARACTERISTIQUES DU TRANSFERT GAZ-LIQUIDE DU REACTEUR MECANIQUEMENT AGITE SONT DETERMINEES POUR L'OXYGENE. ON EVALUE, DANS LES CONDITIONS EXPERIMENTALES DE LA REACTION DE PHOTODEGRADATION, LE COEFFICIENT DE TRANSFERT VOLUMIQUE DE L'OXYGENE. LES RESULTATS MONTRENT QUE LA DIFFUSION DE L'OXYGENE A TRAVERS L'INTERFACE GAZ-LIQUIDE NE LIMITE PAS LA VITESSE DE REACTION. L'ETUDE DE L'ADSORPTION DU 2-CHLOROPHENOL SUR TIO#2 EN SUSPENSION EN PHASE AQUEUSE MONTRE QUE L'ADSORPTION EST BIEN REPRESENTEE PAR L'ISOTHERME DE LANGMUIR ET LA CINETIQUE D'ADSORPTION OBEIT AU MODELE DE LAGERGREIN. LES RESULTATS DE L'ETUDE DE L'ADSORPTION DE L'OXYGENE SUR TIO#2 AU MOYEN D'UNE METHODE DE TRACAGE DU GAZ MONTRENT QUE L'ADSORPTION EST BIEN REPRESENTEE PAR UNE ISOTHERME DE FREUNDLICH. L'ANALYSE QUANTITATIVE DE L'ION CHLORURE PRODUIT AU COURS DE LA REACTION FOURNIT LA PREUVE DE L'OXYDATION COMPLETE DU 2-CHLOROPHENOL EN ACIDE CHLORHYDRIQUE. L'ETUDE DE L'INFLUENCE DE CERTAINS PARAMETRES PHYSICO-CHIMIQUES SUR LA VITESSE DE LA REACTION MONTRE QU'IL EST AVANTAGEUX DE TRAVAILLER A HAUTE TEMPERATURE ET EN MILIEU ALCALIN. LA VITESSE DE LA REACTION CROIT AVEC LA CONCENTRATION EN CATALYSEUR PUIS SE STABILISE A UNE CONCENTRATION DE 0,2 KG.M#-#3 DE TIO#2. ELLE EST UNE FONCTION CROISSANTE DE LA CONCENTRATION INITIALE EN 2-CP PUIS ELLE TEND VERS UNE VALEUR LIMITE POUR LES CONCENTRATIONS INITIALES ELEVEES. ENFIN, ELLE DEPEND DE LA CONCENTRATION EN OXYGENE DISSOUS ET ELLE VARIE LINEAIREMENT AVEC L'INTENSITE LUMINEUSE ABSORBEE. L'ANALYSE DE NOS RESULTATS PERMET DE PROPOSER UNE APPROCHE CINETIQUE AU MOYEN DE TROIS MODELES, TOUS BASES SUR L'ATTAQUE DU REACTIF PAR LES RADICAUX OH. LES RESULTATS EXPERIMENTAUX PRESENTENT UN BON ACCORD AVEC LE 3#I#E#M#E MODELE BASE SUR UNE ADSORPTION COMPETITIVE DU TYPE LANGMUIR ENTRE LE SOLVANT ET LE REACTIF ALORS QUE L'ADSORPTION DE L'OXYGENE SE FAIT SUR DES SITES DE NATURE DIFFERENTE ET SELON UNE LOI DU TYPE FREUNDLICH. CE MODELE A L'AVANTAGE DE JUSTIFIER LA VARIATION DE LA CONCENTRATION REDUITE DU 2-CP EN FONCTION DU TEMPS ET D'EXPRIMER LA DEPENDANCE DE LA VITESSE ENVERS LA CONCENTRATION EN 2-CP, LA CONCENTRATION EN OXYGENE DISSOUS ET L'INTENSITE LUMINEUSE ABSORBEE, LE PARAMETRE D'ADSORPTION DU 2-CHLOROPHENOL SUR TIO#2 ETANT CELUI MESURE DIRECTEMENT EN PHASE AQUEUSE. A L'ISSUE DE CETTE ETUDE, DEUX TENTATIVES D'AMELIORATION DES PERFORMANCES DE LA REACTION DE PHOTOCATALYSE SONT PROPOSEES. L'UTILISATION DES ULTRASONS D'UNE PART, ET DE L'OZONE, D'AUTRE PART ASSOCIEE AVEC LA PHOTOCATALYSE MONTRE UNE AUGMENTATION SIGNIFICATIVE DE LA VITESSE DE LA REACTION ESSENTIELLEMENT EN PRESENCE D'ULTRASONS DONT L'ACTION EST UNE DESAGREGATION DES PARTICULES DE TIO#2. L'ACTION DE L'OZONE SEMBLE SUREMENT ADDITIONNELLE DE CELLE DE LA PHOTOCATALYSE.
Author: Florence Benoît-Marquié
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Languages : fr
Pages : 2
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CE TRAVAIL CONCERNE LE TRAITEMENT DES REJETS AQUEUX CHARGES EN MATIERES ORGANIQUES TOXIQUES AINSI QUE LA PURIFICATION DES EMANATIONS GAZEUSES TOXIQUES ET/OU MALODORANTES. LES METHODES DE DEPOLLUTION CHOISIES POUR LA DEGRADATION DE COMPOSES ORGANIQUES SONT LA PHOTOCATALYSE ET LA PHOTOLYSE DANS L'ULTRAVIOLET DU VIDE (V-UV), EN PHASES AQUEUSE ET GAZEUSE. APRES UNE MISE AU POINT PORTANT SUR LES DIVERSES SOURCES DE POLLUTION DE L'AIR ET DE L'EAU ET DES DIFFERENTES TECHNIQUES DE DEPOLLUTION UTILISEES ACTUELLEMENT (CHAPITRE 1), L'ETUDE DE LA DEGRADATION PHOTOCATALYTIQUE EN PHASE AQUEUSE DE L'ACIDE 2,4-DIHYDROXYBENZOIQUE (ADHB) EST DETAILLEE (CHAPITRE 2). D'UNE PART, CETTE ETUDE PERMET DE DISPOSER D'UNE REACTION DE REFERENCE POUR TESTER LES QUALITES PHOTOCATALYTIQUES DES DIFFERENTS CATALYSEURS SUPPORTES SYNTHETISES AU LABORATOIRE. LA MODELISATION DU PHENOMENE DE DEGRADATION DE L'ADHB EN UTILISANT LA PLANIFICATION D'EXPERIENCE (RESEAUX UNIFORMES DE DOEHLERT) MONTRE QU'UN MODELE DU SECOND DEGRE DECRIT PARFAITEMENT CETTE DEGRADATION. CE MODELE PERMET DE CHOISIR LE PLUS JUDICIEUSEMENT POSSIBLE LES CONDITIONS DE DEGRADATION DE L'ADHB AFIN D'ETUDIER DE NOUVEAUX CATALYSEURS. DE PLUS, L'UTILISATION DE LA MODELISATION PAR LES RESEAUX ARTIFICIELS DE NEURONES, PERMET DE DETERMINER LES VITESSES INITIALES DE LA REACTION ETUDIEE, QU'IL N'EST PAS POSSIBLE D'OBTENIR EXPERIMENTALEMENT. D'AUTRE PART, AU COURS DE L'ETUDE DE CETTE REACTION, UN MECANISME DE DEGRADATION ORIGINAL A ETE MIS EN EVIDENCE : EN EFFET, L'ADHB REAGIT DIRECTEMENT AVEC LES TROUS POSITIFS (H#+) DU PHOTOCATALYSEUR EXCITE ALORS QUE CE GENRE DE COMPOSE REAGIT HABITUELLEMENT AVEC LES RADICAUX HYDROXYLE FORMES A LA SURFACE DU CATALYSEUR. LE DEVELOPPEMENT DE LA PHOTOCATALYSE ETANT LIE A LA MISE AU POINT DE CATALYSEURS PERFORMANTS SUR SUPPORT, DEUX TYPES DE CATALYSEURS A BASE DE TIO#2 SUR SUPPORT ZEOLITHE OU QUARTZ POREUX ONT ETE PREPARES (CHAPITRE 3). L'UTILISATION DU TEST PHOTOCHIMIQUE (REACTION DE DEGRADATION DE L'ADHB) MONTRE QUE CHACUN D'EUX EST EFFICACE POUR LA DEGRADATION DE LA MATIERE ORGANIQUE PAR PHOTOCATALYSE, MAIS LA GRANULOMETRIE DE LA ZEOLITHE NE PERMET PAS UNE UTILISATION AISEE DE CE CATALYSEUR, PARTICULIEREMENT EN PHASE GAZEUSE. PAR CONSEQUENT, SEUL LES PHOTOCATALYSEURS PREPARES A PARTIR DE QUARTZ POREUX SONT UTILISES POUR LA DEGRADATION PHOTOCATALYTIQUE EN PHASE GAZEUSE. POUR LES ETUDES EN PHASE GAZEUSE (CHAPITRE 4), UN MONTAGE PERMETTANT DE CONTROLER LA CONCENTRATION EN POLLUANT DANS L'AIR EST MIS AU POINT. DANS CE BUT, DES CELLULES DE DIFFUSION (CHACUNE ETANT SPECIFIQUE DU POLLUANT ETUDIE) SONT CONSTRUITES AINSI QU'UN REACTEUR PHOTOCHIMIQUE ADAPTE A CE TYPE D'ETUDE. LES CATALYSEURS SELECTIONNES SONT PARTICULIEREMENT EFFICACES, AUSSI BIEN AVEC DES LAMPES UV MOYENNE PRESSION QU'AVEC DES LAMPES A EXCIMERE XECL EMETTANT A 308 NM ET IL EST DONC POSSIBLE DE MINERALISER TOTALEMENT LE 1-BUTANOL ET LA BUTYLAMINE PAR PHOTOCATALYSE EN PHASE GAZEUSE. POUR CES DEUX COMPOSES, DIFFERENTS INTERMEDIAIRES DE DEGRADATION FORMES SONT IDENTIFIES ET LEUR EVOLUTION EST ETUDIE. CECI PERMET DE PROPOSER DANS CHAQUE CAS UN MECANISME REACTIONNEL FAISANT INTERVENIR L'ANION SUPEROXYDE PLUTOT QUE LES RADICAUX HYDROXYLE. LA NON REACTIVITE DU PHENOL DANS CETTE ETUDE CONFIRME L'ABSENCE DE CES RADICAUX HYDROXYLE ABSOLUMENT NECESSAIRES A LA DEGRADATION DE CE COMPOSE PAR PHOTOCATALYSE. PAR AILLEURS, LA PHOTOLYSE DANS L'ULTRAVIOLET DU VIDE (V-UV) PERMET D'OBTENIR D'EXCELLENTS RESULTATS, PUISQUE TOUS LES COMPOSES ETUDIES SONT TOTALEMENT MINERALISES.
Author: FLORENCE.. BENOIT MARQUIE
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Languages : fr
Pages : 192
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Book Description
CE TRAVAIL CONCERNE LE TRAITEMENT DES REJETS AQUEUX CHARGES EN MATIERES ORGANIQUES TOXIQUES AINSI QUE LA PURIFICATION DES EMANATIONS GAZEUSES TOXIQUES ET/OU MALODORANTES. LES METHODES DE DEPOLLUTION CHOISIES POUR LA DEGRADATION DE COMPOSES ORGANIQUES SONT LA PHOTOCATALYSE ET LA PHOTOLYSE DANS L'ULTRAVIOLET DU VIDE (V-UV), EN PHASES AQUEUSE ET GAZEUSE. APRES UNE MISE AU POINT PORTANT SUR LES DIVERSES SOURCES DE POLLUTION DE L'AIR ET DE L'EAU ET DES DIFFERENTES TECHNIQUES DE DEPOLLUTION UTILISEES ACTUELLEMENT (CHAPITRE 1), L'ETUDE DE LA DEGRADATION PHOTOCATALYTIQUE EN PHASE AQUEUSE DE L'ACIDE 2,4-DIHYDROXYBENZOIQUE (ADHB) EST DETAILLEE (CHAPITRE 2). D'UNE PART, CETTE ETUDE PERMET DE DISPOSER D'UNE REACTION DE REFERENCE POUR TESTER LES QUALITES PHOTOCATALYTIQUES DES DIFFERENTS CATALYSEURS SUPPORTES SYNTHETISES AU LABORATOIRE. LA MODELISATION DU PHENOMENE DE DEGRADATION DE L'ADHB EN UTILISANT LA PLANIFICATION D'EXPERIENCE (RESEAUX UNIFORMES DE DOEHLERT) MONTRE QU'UN MODELE DU SECOND DEGRE DECRIT PARFAITEMENT CETTE DEGRADATION. CE MODELE PERMET DE CHOISIR LE PLUS JUDICIEUSEMENT POSSIBLE LES CONDITIONS DE DEGRADATION DE L'ADHB AFIN D'ETUDIER DE NOUVEAUX CATALYSEURS. DE PLUS, L'UTILISATION DE LA MODELISATION PAR LES RESEAUX ARTIFICIELS DE NEURONES, PERMET DE DETERMINER LES VITESSES INITIALES DE LA REACTION ETUDIEE, QU'IL N'EST PAS POSSIBLE D'OBTENIR EXPERIMENTALEMENT. D'AUTRE PART, AU COURS DE L'ETUDE DE CETTE REACTION, UN MECANISME DE DEGRADATION ORIGINAL A ETE MIS EN EVIDENCE : EN EFFET, L'ADHB REAGIT DIRECTEMENT AVEC LES TROUS POSITIFS (H♯+) DU PHOTOCATALYSEUR EXCITE ALORS QUE CE GENRE DE COMPOSE REAGIT HABITUELLEMENT AVEC LES RADICAUX HYDROXYLE FORMES A LA SURFACE DU CATALYSEUR. LE DEVELOPPEMENT DE LA PHOTOCATALYSE ETANT LIE A LA MISE AU POINT DE CATALYSEURS PERFORMANTS SUR SUPPORT, DEUX TYPES DE CATALYSEURS A BASE DE TIO#2 SUR SUPPORT ZEOLITHE OU QUARTZ POREUX ONT ETE PREPARES (CHAPITRE 3). L'UTILISATION DU TEST PHOTOCHIMIQUE (REACTION DE DEGRADATION DE L'ADHB) MONTRE QUE CHACUN D'EUX EST EFFICACE POUR LA DEGRADATION DE LA MATIERE ORGANIQUE PAR PHOTOCATALYSE, MAIS LA GRANULOMETRIE DE LA ZEOLITHE NE PERMET PAS UNE UTILISATION AISEE DE CE CATALYSEUR, PARTICULIEREMENT EN PHASE GAZEUSE. PAR CONSEQUENT, SEUL LES PHOTOCATALYSEURS PREPARES A PARTIR DE QUARTZ POREUX SONT UTILISES POUR LA DEGRADATION PHOTOCATALYTIQUE EN PHASE GAZEUSE. POUR LES ETUDES EN PHASE GAZEUSE (CHAPITRE 4), UN MONTAGE PERMETTANT DE CONTROLER LA CONCENTRATION EN POLLUANT DANS L'AIR EST MIS AU POINT. DANS CE BUT, DES CELLULES DE DIFFUSION (CHACUNE ETANT SPECIFIQUE DU POLLUANT ETUDIE) SONT CONSTRUITES AINSI QU'UN REACTEUR PHOTOCHIMIQUE ADAPTE A CE TYPE D'ETUDE. LES CATALYSEURS SELECTIONNES SONT PARTICULIEREMENT EFFICACES, AUSSI BIEN AVEC DES LAMPES UV MOYENNE PRESSION QU'AVEC DES LAMPES A EXCIMERE XECL EMETTANT A 308 NM ET IL EST DONC POSSIBLE DE MINERALISER TOTALEMENT LE 1-BUTANOL ET LA BUTYLAMINE PAR PHOTOCATALYSE EN PHASE GAZEUSE. POUR CES DEUX COMPOSES, DIFFERENTS INTERMEDIAIRES DE DEGRADATION FORMES SONT IDENTIFIES ET LEUR EVOLUTION EST ETUDIE. CECI PERMET DE PROPOSER DANS CHAQUE CAS UN MECANISME REACTIONNEL FAISANT INTERVENIR L'ANION SUPEROXYDE PLUTOT QUE LES RADICAUX HYDROXYLE. LA NON REACTIVITE DU PHENOL DANS CETTE ETUDE CONFIRME L'ABSENCE DE CES RADICAUX HYDROXYLE ABSOLUMENT NECESSAIRES A LA DEGRADATION DE CE COMPOSE PAR PHOTOCATALYSE. PAR AILLEURS, LA PHOTOLYSE DANS L'ULTRAVIOLET DU VIDE (V-UV) PERMET D'OBTENIR D'EXCELLENTS RESULTATS, PUISQUE TOUS LES COMPOSES ETUDIES SONT TOTALEMENT MINERALISES.
Author: Amélie Queffeulou
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Languages : fr
Pages : 278
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Les COV présents en air intérieur sont une source d'inconfort pour les occupants et peuvent être nocifs pour la santé. La photocatalyse apparaît comme un procédé prometteur pour l'abattement de ces polluants. ArcelorMittal Liège Research développe à cet effet des films minces de TiOB2B déposé sur acier qui peuvent être intégrés dans des systèmes de purification d'air. Les objectifs de cette recherche sont, d'une part, identifier les paramètres influençant la dégradation photocatalytique de ces COV avec ce type de catalyseur et d'autre part, valider la possibilité de prédire les performances d'un réacteur photocatalytique par un modèle couplant l'écoulement et la réaction photocatalytique. Pour réaliser l'étude cinétique à des teneurs de quelques ppm, un dispositif expérimental adapté a été conçu ; il utilise un réacteur annulaire continu. L'acétaldéhyde a été choisi comme polluant modèle. La conversion dépend de la concentration en polluant, du taux d'humidité, de la température, de l'intensité lumineuse en UV et de la présence d'autres COV. La réaction est modélisée avec un modèle théorique surfacique de la réaction photocatalytique. Afin de prédire les performances d'un réacteur photocatalytique utilisant des films minces de TiOB2B, une méthodologie consistant à coupler l'écoulement et la réaction photocatalytique a été développée et validée. La distribution spatio-temporelle de la concentration en polluant est alors déterminée par une approche de mécanique des fluides numériques. La comparaison des résultats expérimentaux et des simulations obtenus avec un réacteur photocatalytique de laboratoire et un autre à l'échelle semi-pilote est très satisfaisante.
Author: Monique Lallemand
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Languages : fr
Pages : 78
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Author: Pierre-Alexandre Deveau
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Category :
Languages : fr
Pages : 0
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Les travaux de thèse présentés s'inscrivent dans la problématique environnementale actuelle. Depuis la fin du siècle dernier, il a été constaté, que l'industrialisation et l'augmentation des émissions de polluants anthropiques en zone troposphérique, ont provoqué la mise en place de phénomènes de pollution photochimique ayant pour conséquences la détérioration de l'atmosphère et de l'environnement. L'étude suivante a pour but de mettre en place un indice de Dangerosité Potentielle de l'Atmosphère visant à prédire l'évolution chimique d'une masse d'air troposphérique et sa capacité à former et à accumuler de l'ozone selon des conditions optimales de réactivités photochimiques. L'étude, l'élaboration et l'évaluation de l'indice ont été effectuées suite au développement d'un système DPA. Ce dernier est composé, d'une part d'un réacteur de photocatalyse sur TiO2 reproduisant partiellement les réactions photochimiques troposphériques existantes et, d'autre part, de deux cellules de mesures atmosphériques basées sur des capteurs semi-conducteurs ou électrochimiques permettant de suivre chimiquement les polluants troposphériques au cours de la photocatalyse. La validation du système DPA a été réalisée en se basant sur l'étude de la photocatalyse avec un polluant cible (toluène) dans une phase gazeuse constituée d'air. Les observations et résultats obtenus ont permis l'élaboration d'un premier indice DPA. Celui-ci est composé de trois sous-indices qui caractérisent respectivement la pollution de fond, la capacité oxydante de l'atmosphère et la formation ainsi que l'accumulation d'ozone. Le mode de calcul de l'indice DPA, pour être validé à l'aide de valeurs expérimentales réelles, a été adapté aux données chimiques des AASQA. Les résultats obtenus montrent que l'indice DPA peut prévoir avec une à deux heures d'avance les augmentations locales des concentrations en ozone. Après développement et optimisation, l'indice DPA pourrait devenir un outil d'évaluation aussi bien des émissions polluantes urbaines ou industrielles que de la qualité de l'air intérieur.
Author: Giovanni Mirivel
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Languages : fr
Pages : 287
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Ce travail de thèse portant sur la caractérisation chimique de la matière organique présente dans les particules fines atmosphériques s’est articulé autour de deux axes : (i) le développement de méthodes analytiques permettant l’identification et la quantification de familles de composés : acides mono- et di-alcanoïques à longue chaîne, hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et leurs dérivés nitrés et oxygénés ;(ii) l’étude des artéfacts éventuels lors du prélèvement par filtration des HAP particulaires sous conditions contrôlées. Les analyses ont été réalisées par chromatographie liquide couplée à un détecteur UV et un fluorimètre dans le cas des HAP, et à un spectromètre de masse à temps de vol pour les autres espèces. L’extraction par fluide pressurisé a été optimisée à l’aide de plans d’expériences. Les méthodes ont été validées sur des matrices complexes (matériaux de référence et/ou particules réelles). Les niveaux de concentrations ont pu être suivis sur des échantillons collectés sur un site urbain de fond à Douai et des variations saisonnières pour un certain nombre de composés ont été observées, en cohérence avec la littérature. Les artéfacts de désorption et de réactivité vis à vis de polluants atmosphériques (O3, NO2) de HAP adsorbés sur des particules réelles ont été étudiés au sein d’un dispositif expérimental développé au laboratoire simulant un prélèvement par filtration. L’ampleur et la variabilité de ces artéfacts en fonction des conditions environnementales (température, humidité relative) et de la concentration en polluants ont été mesurées.
