Etudes préalables à l'adsorption en phase gazeuse dynamique de dioxines sur une zéolithe pour la mesure à l'émission PDF Download
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Author: Lise Bonvalot
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Languages : fr
Pages : 251
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Book Description
L’incinération des ordures ménagères entraîne la formation de dioxines. Ces composés sont reconnus comme toxiques voire cancérigènes. La connaissance des quantités émises en temps réel est donc nécessaire.Ces travaux de thèses s’inscrivent dans une étude globale d’un dispositif permettant l’analyse en ligne des dioxines grâce à un système pré-concentrateur utilisant l’adsorption sélective de congénères toxiques sur des zéolithes, supportant la thermo-désorption, et un analyseur en masse.Dans un premier temps, les enjeux sont exposés. Puis une étude des écoulements dans les milieux poreux a pour but de déterminer quelle est la meilleure mise en forme des zéolithes pour favoriser l’adsorption en phase gazeuse dynamique. Ensuite, la mise en place et la caractérisation d’un système de génération de dioxines en phase gazeuse sont détaillées. Cette source est ajustable en concentration et en débit, permettant des études d’adsorption en laboratoire.Les premiers essais d’adsorption en phase gazeuse montrent, en accord avec les prédictions de la première étude, l’importance d’un adsorbant régulier de faible granulométrie. L’analyse par thermodésorption des dioxines piégées sur des grains de FAU [NaX] est réalisée en quelques heures.La facilité d’utilisation de zéolithes dans un système de prélèvement comme adsorbants et leur analyse par les méthodes de la norme EN 1948 a été prouvée lors de deux campagnes sur une unité d’incinération d’ordures ménagères.Ces travaux ont montré que l’analyse quotidienne en ligne des dioxines est d’actualité et pertinente.
Author: Lise Bonvalot
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Pages : 251
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L’incinération des ordures ménagères entraîne la formation de dioxines. Ces composés sont reconnus comme toxiques voire cancérigènes. La connaissance des quantités émises en temps réel est donc nécessaire.Ces travaux de thèses s’inscrivent dans une étude globale d’un dispositif permettant l’analyse en ligne des dioxines grâce à un système pré-concentrateur utilisant l’adsorption sélective de congénères toxiques sur des zéolithes, supportant la thermo-désorption, et un analyseur en masse.Dans un premier temps, les enjeux sont exposés. Puis une étude des écoulements dans les milieux poreux a pour but de déterminer quelle est la meilleure mise en forme des zéolithes pour favoriser l’adsorption en phase gazeuse dynamique. Ensuite, la mise en place et la caractérisation d’un système de génération de dioxines en phase gazeuse sont détaillées. Cette source est ajustable en concentration et en débit, permettant des études d’adsorption en laboratoire.Les premiers essais d’adsorption en phase gazeuse montrent, en accord avec les prédictions de la première étude, l’importance d’un adsorbant régulier de faible granulométrie. L’analyse par thermodésorption des dioxines piégées sur des grains de FAU [NaX] est réalisée en quelques heures.La facilité d’utilisation de zéolithes dans un système de prélèvement comme adsorbants et leur analyse par les méthodes de la norme EN 1948 a été prouvée lors de deux campagnes sur une unité d’incinération d’ordures ménagères.Ces travaux ont montré que l’analyse quotidienne en ligne des dioxines est d’actualité et pertinente.
Author: Maher Ben Abda
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Languages : fr
Pages : 0
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Les dioxines/furanes sont des polluants organiques persistants générés principalement par l'activité anthropique et spécifiquement par l'industrie lors des procédés de combustion mettant en jeux des matières organochlorées. Etant donné leur transport à large échelle dans l'environnement et leur impact sur la santé de l'homme, il est nécessaire de contrôler en temps réel, les traces de dioxines à l'émission des sources fixes. Un tel contrôle est plus particulièrement requis lors de l'incinération de déchets hétérogènes non préalablement triés. Deux types de matériaux microporeux ont été sélectionnés pour l'adsorption des dioxines au vu de leurs propriétés physico-chimiques. Il s'agit des zéolithes et les Metal-Organic Frameworks (MOF). Deux types de test d'adsorption ont été conduits, d'une part, en laboratoire en phase liquide avec la dioxine dans de l'isooctane comme solvant, et d'autre part, en phase gazeuse lors des campagnes de prélèvement sur un site d'incinération de déchets avec une matrice réelle très complexe. L'adsorption en phase liquide nous a permis de conclure sur l'efficacité des matériaux étudiés pour l'adsorption de trois congénères de dioxine de différentes tailles. Elle a ensuite été caractérisée par des techniques d'analyses spécifiques afin de remonter aux mécanismes d'adsorption. L'efficacité d'adsorption a été testée en phase gaz sur un site d'incinération de déchets ménagers avec les mêmes matériaux testés en phase liquide au laboratoire. Finalement, en se basant sur les résultats d'adsorption en phases liquide et gaz, deux pistes ont été proposées pour la conception d'un dispositif de mesure de dioxines en ligne commercialisable.
Author: Maud Mercury (Chloé)
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Languages : fr
Pages : 211
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La gestion des déchets est un problème majeur de notre société de consommation. En 2008, la France a produit 868 millions de tonnes de déchets. Aujourd'hui, un des principaux moyens de valoriser et d'éliminer nos déchets ultimes est l'incinération. Cependant, depuis la découverte des "dioxines" issues des procédés de combustion, cette technique est devenue un sujet d'inquiétude. L'application de la réglementation fixant des seuils limites à l'émission a engendré une forte diminution des émissions des sources fixes. Toutefois, il apparaît important de connaître et maîtriser en "temps réel" les taux de dioxines émis en sortie d'incinérateur. Ces travaux s'intègrent dans une étude globale d'un dispositif de mesure en ligne, "temps réel" et directe de dioxines/furannes à l'émission de sources industrielles fixes. Ils concernent plus spécifiquement l'étude de nouveaux moyens d'adsorption sélectifs de congénères toxiques vis-à-vis des autres congénères et des composés de la matrice gazeuse des rejets, matériaux qui seront implantés dans ce dispositif en ligne. Dans un premier temps, ces travaux se sont focalisés sur l'étude, la synthèse et la caractérisation de nouveaux matériaux adsorbants sélectifs de type zéolithique. Ces matériaux ont été utilisés comme supports lors de l'adsorption de dioxines en solution (2,3-DCDD et 1,2,3,4-TCDD) et ont été comparés aux adsorbants utilisés dans la norme NF EN 1948 lors du prélèvement à l'émission. Cette étude de l'adsorption de dioxines en solution dans l'isooctane a permis d'identifier la zéolithe NaX comme la plus efficace pour le piégeage sélectif des dioxines. En parallèle, un appareillage polyvalent d'adsorption/désorption thermique en ligne de dioxines en phase, gazeuse a été conçu et mis au point. Ce dispositif est couplé à un chromatographe en phase gazeuse et à un spectromètre de masse. Il permet l'analyse en ligne de flux de gaz étalon de dioxines et l'analyse de dioxines piégées dans un tube d'adsorbants. L'ensemble de ces travaux ont permis de démontrer l'intérêt d'utiliser les zéolithes pour le piégeage sélectif des dioxines en phase gazeuse dans un pré-dispositif de terrain d'adsorption/désorption thermique en ligne de dioxines à l'émission de sources fixes.
Author: Joharimanitra Randrianandraina
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Languages : en
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Les molécules O2 et H2 font partie des principaux produits stables de la radiolyse de l'eau. Les précédentes études de L. Frances sur la radiolyse de l'eau dans la zéolithe 4A [L. Frances et al, J. Phys. Chem. C, vol. 119, no. 51, pp. 28462-28469, 2015], ont fait état de leur disparition progressive du ciel gazeux, plusieurs centaines de jours après le début de la radiolyse. Deux points intéressants ont été observés durant le suivi de la production des deux gaz: 1) la diminution de quantité de matière se fait de manière synchrone et de plus en plus tard, après le début de la radiolyse, avec l'augmentation du taux de chargement en eau, 2) il n'y a plus de nouvelles productions de O2 et H2 une fois qu'ils ont disparu du ciel gazeux.L'hypothèse d'une recombinaison entre les molécules H2 et H2 pour former H2O peut être avancée pour expliquer cette disparition. Dans l'objectif d'en proposer un mécanisme, nous avons étudié, par la simulation numérique (statique et dynamique), l'adsorption de ces trois molécules dans la zéolithe Z4A pour une description détaillée de leur comportement dans le matériau nanoporeux.Nous avons ainsi: --optimisé les positions d'équilibre de chaque molécule sur les sites d'adsorption afin d'établir le rôle important des cations Na+, dans la préparation des molécules aux réactions de radiolyse et de recombinaison, --calculé leurs énergies d'adsorption pour définir une hiérarchie dans l'affinité des adsorbats avec la zéolithe (H2O”O2>H2) --et enfin étudié l'adsorption des mélanges pour expliquer le rôle de l'eau sur les délais, observés expérimentalement, avant la diminution en quantité de O2 et H2.Au vue des faibles interactions entre les adsorbats observées, les résultats nous ont permis de conclure que c'est l'eau qui régule l'accès de O2 et H2 aux sites cationiques. Cet accès aux cations Na+ est pourtant une condition sine qua non pour conduire les deux molécules vers une réaction de recombinaison. Il est alors possible d'avancer l'hypothèse qu'elle ne pourra avoir lieu dès lors que les sites cationiques ne sont plus accessibles à H2 et O2, c'est-à-dire après le taux de chargement à ~13% et jusqu'à saturation.Nos études décrivent le cheminement de l'ensemble des composants du système, en amont de la réaction de recombinaison. Elles ont permis d'établir les conditions dans lesquelles cette réaction va se réaliser. Les résultats obtenus au cours de ces travaux amènent à la recherche d'un (ou plusieurs) événement(s) déclencheur(s) de la réaction, qui se poursuivra par la description de son mécanisme.
Author: ANNE.. MALKA EDERY
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Languages : fr
Pages : 127
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Book Description
L'OBJET DE CETTE THESE EST L'ETUDE DE L'INFLUENCE D'UNE FAIBLE QUANTITE D'EAU (ENVIRON 3%) SUR LES PROPRIETES THERMODYNAMIQUE ET CINETIQUE DE L'ADSORPTION D'ALCANES (DU PROPANE A L'HEXANE), D'ALCENES (PROPENE, BUTENE 1 ET 2 CIS) ET DU GAZ CARBONIQUE DANS LA ZEOLITE NAX. APRES UNE PRESENTATION GENERALE DES PROPRIETES THERMODYNAMIQUES DE L'ADSORPTION, NOUS MONTRONS QUE L'EAU ADSORBEE N'EST PRATIQUEMENT PAS DEPLACEE PAR L'ADSORBAT. LE SYSTEME ADSORBANT - ADSORBAT - EAU PEUT ETRE TRAITE COMME UN COUPLE CLASSIQUE ADSORBANT - ADSORBAT, OU L'ADSORBANT EST LA ZEOLITE HYDRATEE. NOUS DECRIVONS ENSUITE LES PRINCIPALES METHODES DE MESURE DE CINETIQUE DE DIFFUSION DANS LES ZEOLITES, ET PLUS PARTICULIEREMENT LES METHODES D'ECHELON DE VOLUME ET DE REPONSE THERMIQUE EN FREQUENCE QUE NOUS AVONS EMPLOYEES DANS NOTRE ETUDE. UNE ETUDE COMPARATIVE DES VALEURS DE CINETIQUE OBTENUES PAR LA METHODE MACROSCOPIQUE DE REPONSE THERMIQUE EN FREQUENCE, QUE NOUS AVONS UTILISEE, ET DES VALEURS OBTENUES PAR LA METHODE MICROSCOPIQUE DE R.M.N. EST PROPOSEE. NOUS AVONS PU MONTRER QUE LA PRESENCE DE TRACES D'EAU SUR LES COUPLES NAX - ALCANES, NAX - ALCENES ET NAX - GAZ CARBONIQUE ETUDIES N'ENTRAINE QU'UNE FAIBLE DIMINUTION DE LA CHALEUR DE SORPTION. PAR AILLEURS, NOUS AVONS OBSERVE QUE LA CINETIQUE DES ALCANES EST TOUJOURS RALENTIE PAR LA PRESENCE DE L'EAU. EN REVANCHE, DANS LE CAS DES ALCENES OU DU GAZ CARBONIQUE, LA CINETIQUE EST SOIT ACCELEREE, SOIT INCHANGEE, SELON LA CONCENTRATION DE L'ADSORBAT. NOUS PROPOSONS UNE INTERPRETATION DE CES RESULTATS EN FONCTION DE LA PART RELATIVE DES INTERACTIONS MOLECULE - MOLECULE ET MOLECULE - RESEAU D'UNE PART, ET DES EFFETS STERIQUES DE BLOCAGES DES FENETRES RELIANT ENTRE ELLES LES CAGES DE LA ZEOLITE D'AUTRE PART. ENFIN, NOUS AVONS OBSERVE UNE TRES FORTE DEPENDANCE DE L'ENERGIE D'ACTIVATION DE LA DIFFUSION DU DIOXYDE DE CARBONE DANS LA ZEOLITE NAX AVEC LA CONCENTRATION. CETTE ENERGIE D'ACTIVATION EST DIMINUEE EN PRESENCE DE L'EAU.
Author: VERONIQUE.. COTTIER
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Languages : fr
Pages : 186
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Book Description
L'ADSORPTION DE MELANGES GAZEUX DE P-XYLENE ET DE M-XYLENE DE DIFFERENTES COMPOSITIONS PAR LES ZEOLITHES BAY ET NAY A ETE ETUDIEE EXPERIMENTALEMENT A CENT CINQUANTE DEGRES CELSIUS POUR DES PRESSIONS COUVRANT LA TOTALITE DU DOMAINE DE REMPLISSAGE DES SUPERCAGES DES ZEOLITHES. UNE TELLE ETUDE REALISEE DANS DES DOMAINES AUSSI LARGES DE COMPOSITION ET DE REMPLISSAGE CONSTITUE UN APPORT ORIGINAL A L'ETUDE DE LA SEPARATION DES XYLENES. DANS LE CAS DE LA ZEOLITHE NAY, LES ISOTHERMES DE COADSORPTION SONT DIFFERENTES SUIVANT LA COMPOSITION DU MELANGE ADSORBABLE ALORS QU'AVEC LA ZEOLITHE BAY, CES COURBES SONT SUPERPOSABLES ET CONFONDUES AVEC LES ISOTHERMES D'ADSORPTION DES XYLENES PURS. LA COADSORPTION DES XYLENES PAR LA ZEOLITHE BAY CONSTITUE ALORS UN CAS PARTICULIER OU LES RESULTATS EXPERIMENTAUX SONT PRESENTES A REMPLISSAGE CONSTANT. DEUX PROCESSUS D'ADSORPTION ONT ETE MIS EN EVIDENCE SUIVANT LE REMPLISSAGE: AVANT DEUX MOLECULES PAR SUPERCAGE, LES DEUX ZEOLITHES ADSORBENT PREFERENTIELLEMENT L'ISOMERE LE PLUS ABONDANT DANS LE MELANGE ADSORBABLE. LA SELECTIVITE DEPEND DE LA COMPOSITION DE CE MELANGE. AU-DELA DE DEUX MOLECULES PAR SUPERCAGE, LORS DE L'ADSORPTION DE LA DERNIERE MOLECULE DE XYLENE, LA ZEOLITHE BAY DEVIENT SELECTIVE POUR LE P-XYLENE, LA ZEOLITHE NAY POUR LE M-XYLENE. LA SELECTIVITE EST ALORS FIXEE PAR LA NATURE DU CATION COMPENSATEUR DE CHARGES. LES COEFFICIENTS DE DIFFUSION DES MELANGES DE XYLENES SONT EGAUX A CEUX DES ISOMERES PURS. L'APPARITION DE LA SELECTIVITE A FORT REMPLISSAGE EST LIEE A LA NATURE DU CATION COMPENSATEUR ET AU REARRANGEMENT DES MOLECULES DE XYLENES A L'INTERIEUR DES SUPERCAGES. LA SELECTIVITE DEPENDANT DE LA COMPOSITION DE L'ADSORBAT, CELUI-CI NE SE COMPORTE PAS DE FACON IDEALE. IL N'A ALORS PAS ETE POSSIBLE DE PREVOIR NI DE DECRIRE DE FACON SATISFAISANTE LES EQUILIBRES D'ADSORPTION DES MELANGES DE XYLENES AVEC LES MODELES THERMODYNAMIQUES UTILISES (THEORIE RAST, MODELE STATISTIQUE, MODELE QUASI-CHIMIQUE)
Author: EL HABIB.. IBNASS
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Languages : fr
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Book Description
CE TRAVAIL EST UNE CONTRIBUTION A L'ETUDE DE L'ADSORPTION PHYSIQUE ET DE LA COADSORPTION DES MOLECULES H#2 ET D#2 DANS UN CRISTAL MICROPOREUX LA ZEOLITHE NAA, PAR MICROGRAVIMETRIE ET SPECTROMETRIE INFRAROUGE. LA BANDE DE VIBRATION FONDAMENTALE DE CES MOLECULES DIATOMIQUES HOMOPOLAIRES, INTERDITE EN IR POUR LA PHASE GAZEUSE, APPARAIT LORSQUE CES MOLECULES SONT ADSORBEES A L'INTERIEUR DES CAVITES. LA COMPARAISON DES ISOTHERMES DES GAZ PURS A MONTRE QUE LE RAPPORT DES TAUX D'ADSORPTION DE D#2 SUR H#2 EST EGAL A 1.1. CECI EST EXPLIQUE PAR LA DIFFERENCE DES COVOLUMES DE CES DEUX MOLECULES. LA MESURE DES INTENSITES DES BANDES INFRAROUGES CONDUIT A LA DETERMINATION DE LA VALEUR DU CHAMP ELECTRIQUE DANS LA CAVITE ZEOLITHIQUE. DANS LE CAS DE LA COADSORPTION D'UN MELANGE GAZEUX EQUIMOLAIRE H#2-D#2, NOUS AVONS MESURE LE FACTEUR DE SEPARATION ALPHA EN FONCTION DE LA PRESSION ET DE LA TEMPERATURE A PARTIR DE LA SURFACE DES BANDES INFRAROUGES DES MOLECULES ADSORBEES. ON CONSTATE QUE ALPHA EST SUPERIEUR AU RAPPORT DES ISOTHERMES DES GAZ PURS, ET PASSE DE 1.5 A 3 QUAND ON ABAISSE LA TEMPERATURE DE 120 A 77 K
Author: Pierre Pascual
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Languages : fr
Pages : 193
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Book Description
La simulation moléculaire s'avère être une méthode d'analyse efficace des phénomènes d'adsorption, complémentaire à l'expérience. Dans ce travail, nous avons construit un champ de forces transférable à l'adsorption pour divers couples adsorbat/adsorbant. Pour décrire les interactions adsorbat/adsorbat nous avons utilisé et étendu un modèle AUA, champ de forces cohérent et réaliste pour la simulation des équilibres liquide-vapeur de divers hydrocarbures. L'utilisation d'un processus d'optimisation et de règle de mélange de Lorentz-Berthelot nous a permis d'établir des potentiels d'interaction transférable à l'adsorption dans les zéolithes. Nous avons exploré l'adsorption d'alcanes, d'alcènes et de mélanges alcane/alcène dans la silicalite. Les isothermes d'adsorption, les chaleurs d'adsorption, les enthalpies et les entropies d'adsorption et la localisation des molécules adsorbées ont été analysées. L'étude de l'adsorption dans d'autres zéolithes purement silicées a été effectuée sans ajustement des paramètres. De façon générale, les résultats obtenus sont satisfaisants pour les zéolithes à canaux (ferrierite, zéolithes theta-1, et beta) mais le modèle montre ses limites dans le cas de la zéolithe à cages KFI. L'utilisation du champ de force pour l'adsorption dans des zéolithes cationiques (faujasite et zéolithe A) conduit également à des écarts significatifs entre les quantités adsorbées simulées et expérimentales. Il semble que les interactions de dispersion-répulsion ne soient plus suffisantes pour décrire le système. Nous avons donc inclus dans notre modèle l'énergie d'induction entre les molécules adsorbées et la zéolithe, et cela fournit des résultats prometteurs.
