Influence de l'adsorption et des paramètres opératoires sur le traitement photocatalytique de composés organiques volatils en mélange dans les conditions de l'air intérieur PDF Download
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Author: Frédéric Batault
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Les Composés Organiques Volatils (COV) font partie des principaux polluants de l'air intérieur. L'oxydation photocatalytique sur TiO2 est un procédé qui permet de traiter l'air en éliminant les COV. Les objectifs de ce travail sont d'étudier (1) l'adsorption simple et compétitive des COV sur TiO2, (2) la cinétique de l'oxydation photocatalytique d'un mélange de COV, (3) l'effet de la géométrie du média photocatalytique, de l'intensité lumineuse, de la vitesse d'écoulement et de la concentration initiale sur l'efficacité du traitement. Dans le but de se rapprocher des conditions réelles du traitement de l'air intérieur, les dégradations de COV sont effectuées sous une humidité relative de 50 % et avec des concentrations initiales en COV inférieures à la ppm. Les COV étudiés sont le formaldéhyde, l'acétaldéhyde, l'acide acétique, le toluène et le décane. Les résultats montrent principalement que (1) l'adsorption des COV est affectée par l'humidité de différentes manières, ces mécanismes doivent être pris en compte lors de la modélisation de l'oxydation photocatalytique des COV en mélange, (2) les vitesses de dégradation des COV sont plus faibles en présence d'autres COV, dans les réacteurs fermés agités comme dans les réacteur dynamiques multi-passages, (3) les propriétés d'adsorption des COV permettent l'interprétation des effets de mélange, mais d'autres phénomènes participent à ces effets, (4) le contact entre l'air et le photocatalyseur joue un rôle important sur les performances du traitement photocatalytique, l'efficacité augmente lorsque le média est placé de manière à augmenter la longueur de ce contact et lorsque la vitesse d'écoulement de l'air diminue.
Author: Frédéric Batault
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Les Composés Organiques Volatils (COV) font partie des principaux polluants de l'air intérieur. L'oxydation photocatalytique sur TiO2 est un procédé qui permet de traiter l'air en éliminant les COV. Les objectifs de ce travail sont d'étudier (1) l'adsorption simple et compétitive des COV sur TiO2, (2) la cinétique de l'oxydation photocatalytique d'un mélange de COV, (3) l'effet de la géométrie du média photocatalytique, de l'intensité lumineuse, de la vitesse d'écoulement et de la concentration initiale sur l'efficacité du traitement. Dans le but de se rapprocher des conditions réelles du traitement de l'air intérieur, les dégradations de COV sont effectuées sous une humidité relative de 50 % et avec des concentrations initiales en COV inférieures à la ppm. Les COV étudiés sont le formaldéhyde, l'acétaldéhyde, l'acide acétique, le toluène et le décane. Les résultats montrent principalement que (1) l'adsorption des COV est affectée par l'humidité de différentes manières, ces mécanismes doivent être pris en compte lors de la modélisation de l'oxydation photocatalytique des COV en mélange, (2) les vitesses de dégradation des COV sont plus faibles en présence d'autres COV, dans les réacteurs fermés agités comme dans les réacteur dynamiques multi-passages, (3) les propriétés d'adsorption des COV permettent l'interprétation des effets de mélange, mais d'autres phénomènes participent à ces effets, (4) le contact entre l'air et le photocatalyseur joue un rôle important sur les performances du traitement photocatalytique, l'efficacité augmente lorsque le média est placé de manière à augmenter la longueur de ce contact et lorsque la vitesse d'écoulement de l'air diminue.
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Author: STEPHAN.. BROSILLON
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Pages : 129
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RESPIRER UN AIR PROPRE EST AUJOURD'HUI UN DROIT EN FRANCE. LES COMPOSES ORGANIQUES VOLATILS (COV) FONT PARTIE DES POLLUANTS SURVEILLES ET REGLEMENTES, EN PARTICULIER POUR LEUR IMPLICATION DANS LES REACTIONS PHOTOCHIMIQUES PRODUISANT DE L'OZONE NOCIF POUR LA SANTE. LES TECHNIQUES UTILISEES POUR TRAITER LES COV SONT DES PROCEDES SOUVENT CLASSIQUES NON CONCUS INITIALEMENT POUR LE TRAITEMENT DES EFFLUENTS FAIBLEMENT CONCENTRES EN COV. NOUS PROPOSONS DANS CE TRAVAIL D'ETUDIER L'ADSORPTION DE COV FAIBLEMENT CONCENTRES SUR DES ZEOLITHES COMMERCIALES ET LE COUPLAGE DE CETTE TECHNIQUE AVEC L'ABSORPTION. AU NIVEAU EXPERIMENTAL, NOUS AVONS ETUDIE LES EQUILIBRES D'ADSORPTION AINSI QUE LES COURBES DE PERCAGE EN CORPS PUR ET EN MELANGE. GRACE A CES RESULTATS EXPERIMENTAUX, NOUS AVONS PU MODELISER LES EQUILIBRES D'ADSORPTION EN CORPS PUR ET EN MELANGE ET LES COURBES DE PERCAGE EN CORPS PUR. CES MODELISATIONS CONSTITUENT AUJOURD'HUI DES OUTILS NECESSAIRES POUR LE DIMENSIONNEMENT ET LE SUIVI DES INSTALLATIONS INDUSTRIELLES. LA DERNIERE PARTIE DE LA THESE TRAITE DU COUPLAGE DE L'ABSORPTION ET DE L'ADSORPTION POUR LE TRAITEMENT DES COV EN SE BASANT SUR UNE PROBLEMATIQUE INDUSTRIELLE.
Author: Sylvain Giraudet
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Les Composés Organiques Volatils (COV) sont une large famille de polluants, dont une majorité a un effet direct ou indirect sur la santé humaine et l’environnement. Plusieurs procédés industriels ont donc été développés pour récupérer ou détruire ces polluants, dont l’adsorption par des filtres de charbon actif. Malheureusement, dans certaines conditions, pour de fortes concentrations en COV, l’énergie dégagée par l’adsorption peut engendrer de fortes hausses de température au sein du filtre, qui occasionnent, d’une part, une forte diminution des capacités du filtre mais peuvent aussi, d’autre part, entraîner l’inflammation de la colonne d’adsorption. Dans ce contexte, l’objectif de l’étude consiste à créer un outil de simulation numérique capable d’indiquer les meilleures conditions opératoires tout en respectant la sécurité, c’est-à-dire en évitant les risques d’inflammation du lit de charbon actif. Afin de réaliser ce modèle, les dégagements énergétiques engendrés par l’adsorption ont été caractérisés par des mesures d’énergies d’adsorption. Ensuite, les capacités d’adsorption de ces mêmes charbons actifs ont été déterminées pour un panel représentatif de COV, purs ou en mélange. Le modèle numérique est alors développé en prenant en compte les données expérimentales. Les profils de concentration et de température au cours du temps sont directement confrontés aux mesures faites sur une unité expérimentale qui simule les conditions industrielles. Finalement, le modèle établi prédit les conditions opératoires optimales pour une colonne d’adsorption industrielle quelle que soit la nature du ou des COV(s) traité(s) et quelle que soit la nature du charbon actif utilisé.
Author: Nuno Fernandes
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Languages : fr
Pages : 198
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L'objectif de cette thèse était la détermination des isothermes d'adsorption du toluène, de la méthyl-éthyl-cétone et de l'isopropanol sur un charbon actif. Les isothermes expérimentales ont été réalisées par volumétrie. Nous avons d'abord obtenu les isothermes lorsque l'air à traiter est chargé d'un seul COV, et ce pour quatre températures, puis lorsque l'air à traiter est chargé d'un mélange de deux COV, et ce pour une température de 303 K. Le modèle classique de Toth permet de bien modéliser les isothermes des composés seuls. Une dépendance des paramètres de ce modèle à la température a été introduite. La chaleur isostérique de chaque COV a été déduite des isothermes aux quatre températures différentes. Lors de l'étude expérimentale des mélanges binaires nous nous sommes intéressés à l'influence de la masse d'adsorbant et à celle de la composition initiale de l'effluent. Nous avons aussi proposé une représentation graphique originale, liée à une analyse de variance du système : les isothermes sont alors représentées par des surfaces, les deux abscisses étant les fractions molaires gazeuses des deux COV et l'ordonnée la quantité adsorbée. La modélisation des isothermes des mélanges binaires a été réalisée grâce à la théorie de la solution adsorbée : A.S.T. Trois modèles ont été utilisés pour le calcul des coefficients d'activité. Le modèle SPD (spreading pressure dependant model) qui inclut la dépendance à la pression interfaciale via le calcul de la chaleur isostérique. Ce modèle ne donne pas de bons résultats. L'utilisation des modèles classiques, UNIQUAC et NRTL, donne de meilleurs résultats, et notamment le modèle NRTL en raison de son nombre de paramètres plus grand.
Author: Frédéric Delâge
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Pages : 280
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PLUSIEURS INFLAMMATIONS DE FILTRES DE CHARBON ACTIF SURVENUES LORS DU TRAITEMENT D'AIR FORTEMENT CHARGE EN COMPOSES ORGANIQUES VOLATILS (COV) ONT ETE RECENSEES. CETTE ETUDE A DONC POUR OBJET DE DETERMINER, A PARTIR D'UNE APPROCHE EXPERIMENTALE ET THEORIQUE, LES CONDITIONS LIMITES D'UTILISATION DE CES ADSORBEURS. LES EQUILIBRES D'ADSORPTION ET LES ENERGIES D'INTERACTION ONT ETE ETUDIES DANS UN PREMIER TEMPS. DES RELATIONS QUANTITATIVES PERMETTANT DE PREDIRE ET D'EXPLIQUER CES RESULTATS ONT ETE ETABLIES A PARTIR DES PROPRIETES MOLECULAIRES DES COV. L'ENCOMBREMENT STERIQUE DE LA MOLECULE AINSI QUE SON DEGRE DE RAMIFICATION, SA FORME GEOMETRIQUE ET SON NOMBRE DE CONFORMATIONS CONSTITUENT LES PROPRIETES TOPOLOGIQUES LES PLUS INFLUENTES. LA DISPONIBILITE DES ELECTRONS DE LA MOLECULE INFLUENCE EGALEMENT LES POSSIBILITES DE LIAISONS AVEC LA SURFACE DE L'ADSORBANT. LES PROFILS DE CONCENTRATION ET DE TEMPERATURE SONT DETERMINES EXPERIMENTALEMENT POUR DE NOMBREUSES CONDITIONS OPERATOIRES. LES AUGMENTATIONS DE TEMPERATURE, RESULTANTES DE L'EXOTHERMICITE DE L'ADSORPTION, SONT PROPORTIONNELLES A LA CONCENTRATION DU COV ET A SON ENERGIE D'ADSORPTION, DANS LE CAS D'UN ADSORBANT SEC. CELLES-CI SONT COMPRISES ESSENTIELLEMENT ENTRE 55 ET 100\C POUR DES TENEURS EN COV DE 100 G.M - 3. L'ECHAUFFEMENT D'UN FILTRE DE CHARBON ACTIF PEUT REDUIRE SIGNIFICATIVEMENT LA CAPACITE D'ADSORPTION AU TEMPS DE PERCEE. L'HUMIDITE INTRINSEQUE DE L'ADSORBANT ATTENUE LES ELEVATIONS DE TEMPERATURE DU FAIT DE LA DESORPTION ENDOTHERMIQUE DE L'EAU. PAR AILLEURS, LES CAPACITES D'ADSORPTION SONT DEFINIES EN FONCTION DE L'HUMIDITE RELATIVE DE L'AIR ET DE LA CONCENTRATION EN COV. L'INFLAMMATION D'UN FILTRE DE CHARBON ACTIF PEUT SE PRODUIRE SI LA TEMPERATURE DEPASSE LA
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Languages : fr
Pages : 322
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Le travail de thèse se focalise sur des procédés de traitement d'air chargé en composés organiques volatils (COV). Il se situe à la fois dans une optique de génération de connaissances mais se place aussi dans le secteur économique et plus spécifiquement dans le développement de nouveaux procédés de protection de l'environnement. Dans un premier temps, les équilibres d'adsorption sur zéolithes hydrophobes sont déterminés pour différents solvants industriels en corps purs et en mélange. La modélisation de mélanges binaires par l'approche des solutions adsorbées idéales et réelles est abordée. Dans un second temps, un procédé d'oxydation de COV est mis en œuvre et utilisé. Il utilise à la fois les caractéristiques adsorbantes d'une zéolithe et les propriétés photocatalytique du dioxyde de titane. Le matériau est tout d'abord préparé par imprégnation sol-gel, puis caractérisé par analyse chimique, diffraction X, détermination de la micro et mésoporosité, et des propriétés d'adsorption. Différentes conditions opératoires sont étudiées et leur influence sur les performances du systèmes sont discutées. Dans un dernier temps, une comparaison est effectuée avec la régénération des zéolithes chargées en COV par photolyse V-UV. La grande efficacité de ce procédé est prouvée. Les limites et les perspectives de développement des procédés sont indiquées
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: Malak Rizk
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Languages : fr
Pages : 0
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La qualité de l'air intérieur QAI constitue une problématique de recherche en plein essor vu son impact sanitaire et environnemental. Outre la diversité des polluants dans les espaces confinés, de nombreux facteurs influencent la QAI. Alors que les modèles de prédiction de la QAI sont restreints aux paramètres d'émissions de polluants et leurs transports aérauliques, la réactivité chimique et les processus de sorption aux surfaces sont peu évalués à l'échelle du terrain. Ainsi, il est particulièrement intéressant de renseigner les paramètres de sorption des Composés Organiques Volatils (COV) à la surface des matériaux de construction selon une démarche plus représentative des conditions réelles afin de mieux prédire leurs concentrations.L'objectif de cette thèse est de développer une nouvelle méthode pour caractériser in-situ les processus de sorption des COV aux surfaces intérieures, par un couplage d'une cellule d'essai d'émission (FLEC) à un spectromètre de masse à transfert de proton (PTR-MS). La méthodologie développée au laboratoire a été validée en comparaison avec la méthode de référence basée sur de grandes chambres d'essai d'émission utilisables uniquement au laboratoire. La nouvelle méthodologie a été déployée sur le terrain lors de deux campagnes de mesures intensives menées dans un collège performant en énergie. Cette étude a porté sur la détermination des paramètres de sorption de nombreux COV pour différentes surfaces et l'évaluation de leurs variabilités spatio-temporelles. Les paramètres de sorption déterminés au moyen de cette méthode transportable, rapide et non destructive, doivent être utilisés en données d'entrée à un modèle de prédiction de la QAI.
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Publisher: Ed. Techniques Ingénieur
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Languages : fr
Pages : 13
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