Simulation moléculaire de l'adsorption d'eau dans des zéolithes hydrophobes PDF Download
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Author: Nicolas Desbiens
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 205
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Book Description
Résumé anglais
Author: Nicolas Desbiens
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 205
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Résumé anglais
Author: Angela Di Lella
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 152
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Adsoprtion properties of zeolites are closely related to the position of nonframework cations and to their accessibility to adsorbed molecules. But it is often difficult to localise these cations experimentaly, all the more than water is present. We have thus used molecular simulations in order to obtain more complete informations on extraframework cation distribution among the different crystallographic sites. First, we have focused our attention on sodium cation distribution in faujasite as a function of Si:Al ratio and adsorbed water amount. The introduction of a new bias has efficently enhanced our Monte Carlo simulations. We have showed an interesting heterogenity in water-zeolite interaction and distinguished four different water adsorbed sites. This study has helped to clarify the water adsorption mechanism in sodium faujasites of both X and Y types. We have then extended this study to others cations. For this purpose, we have developed a methodology to derive new force-field parameters for a given cation. Our results have permitted to predict cationic distribution and water adsorption thermodynamics in both totally exchanged faujasites and, for the first time, in bicationic faujasites.
Author: Christèle Beauvais
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 213
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Mon travail se situe dans le cadre général de la modélisation de la physisorption de fluides moléculaires, tels que l'eau, dans les zéolithes et autres matériaux nanoporeux. Les propriétés d'adsorption dans les zéolithes faujasites (aluminosilicates microporeux) sont intimement liées à la localisation des cations extra-charpente et à leur accessibilité à d'autres molécules. Aussi, j'ai étudié la distribution des cations sodium dans la faujasite anhydre, pour tous les rapports Si/Al. J'ai repris ensuite cette étude pour une faujasite hydratée, en mettant en évidence la redistribution des cations lors de l'adsorption d'eau. Le même phénomène est observé en présence de molécules de xylène adsorbées dans les pores, mais pour un taux d'hydratation beaucoup plus faible. J'ai également calculé, et comparé aux résultats expérimentaux, les isothermes d'adsorption d'eau et les chaleurs d'adsorption. J'ai testé la sensibilité de nos résultats vis-à-vis de petites modifications du potentiel utilisé pour l'eau. Enfin, j'ai étudié l'adsorption des isomères para et meta du xylène par une faujasite NaY, anhydre puis hydratée. J'ai mis en évidence l'influence de la présence d'eau sur les propriétés d'adsorption sélective de la faujasite NaY vis-à-vis de ces isomères. Ainsi, nous avons pu voir au cours de cette thèse que les problèmes posés par la mobilité des cations, et par la présence d'eau, sont complexes, mais il est essentiel de les intégrer dans l'étude de tout matériau nanoporeux. Les méthodes que j'ai développées ici, notamment le "Parallel Tempering", sont généralisables à tout couple adsorbant/adsorbat.
Author: Séverine Buttefey
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 190
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L'étude par simulation moléculaire de l'adsorption d'eau et des isomères du xylène dans les zéolithes de type faujasite a été réalisée dans le but de comprendre comment la présence d'une faible quantité d'eau dans la zéolithe peut modifier la sélectivité en faveur de l'un ou l'autre des isomères. Dans la première partie de ce travail, un modèle simple de distribution cationique dans les sites cristallographiques I, I', II et III a été proposé dans les zéolithes NaY et NaX. Ce modèle est basé sur le fait que la distribution cationique est induite par la répulsion électrostatique entre cations. Pour les zéolithes NaY, les résultats obtenus sont en bon accord avec les résultats expérimentaux. Des simulations Monte Carlo utilisant les méthodes de thermalisation parallèle (Parallel Tempering) et de sauts de site en site, nécessaires à la converge des calculs, ont été réalisées. Les résultats obtenus confirment les hypothèses de base du modèle de distribution cationique. Les simulations réalisées montrent également l'existence du site III' dans les zéolithes NaX observé expérimentalement. Dans la seconde partie de ce travail, l'adsorption des isomères du xylène et d'eau a également été étudiée par simulation Monte Carlo dans l'ensemble grand canonique pour différents rapports Si/Al. Des biais statistiques de création et de destruction ont été utilisés pour permettre à ces systèmes complexes de converger vers l'équilibre thermodynamique. Ce travail est basé sur l'utilisation d'un nouveau potentiel adsorbat-zéolithe: le potentiel TrAZ (Transférable à l'Adsorption dans les Zéolithes). Les résultats obtenus montre que l'adsorption des molécules d'eau est très sensible au nombre et à la localisation des cations dans la zéolithe.
Author: CATHERINE.. COUGNARD
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 172
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CE TRAVAIL EST FONDE SUR L'ANALYSE DES ISOTHERMES D'ADSORPTION-DESORPTION DE QUATRE MOLECULES-SONDES PAR DES ZEOLITHES Y, DESALUMINEES SOIT PAR HYDROTRAITEMENT SOIT PAR CE MEME TRAITEMENT SUIVI D'UNE ATTAQUE ACIDE. UN TEL TRAITEMENT DE DESALUMINATION A POUR BUT D'AUGMENTER LA STABILITE THERMIQUE DES ZEOLITHES ET DE FAVORISER LA DIFFUSION INTRACRISTALLINE DES MOLECULES-SONDES. POUR UNE MOLECULE-SONDE DONNEE, L'ANALYSE DE LA FORME DES ISOTHERMES FOURNIT DES INFORMATIONS QUALITATIVES ET PRECIEUSES SUR LA POROSITE DES MATERIAUX ET SUR LE TYPE D'INTERACTIONS MISES EN JEU AU COURS DU PHENOMENE D'ADSORPTION. POUR OBTENIR DES INFORMATIONS QUANTITATIVES, LES DONNEES D'ADSORPTION SONT ANALYSEES AU MOYEN DE PLUSIEURS MODELES (BET, DUBININ, LIPPENS ET DE BOER, KADLEC, ROBERTS) ADAPTES AUX TYPES D'INFORMATIONS SOUHAITEES. DES TRAVAUX ANTERIEURS ONT MONTRE QUE L'EAU (MOLECULE DIPOLAIRE) EST UNE SONDE DES SITES CATIONIQUES, LOCALISEES DANS LES CAGES ALPHA ET BETA DES ZEOLITHES Y ALORS QUE LE N-HEXANE (MOLECULE APOLAIRE) EST UNE SONDE DE VOLUME QUI ACCEDE UNIQUEMENT AUX CAGES ALPHA. COMPARATIVEMENT, LE METHANOL PRESENTANT DES CARACTERISTIQUES PHYSICOCHIMIQUES INTERMEDIAIRES ENTRE CELLES DE L'EAU ET CELLES DU N-HEXANE, APPARAIT COMME UNE SONDE DE VOLUME DES CAGES ALPHA (CAS DU N-HEXANE), TOUT EN INTERAGISSANT PAR SON MOMENT DIPOLAIRE AVEC LES CENTRES HYDROPHILES DES ZEOLITHES. L'AZOTE (MOLECULE QUADRIPOLAIRE), SOUVENT UTILISEE POUR CARACTERISER LA POROSITE DES MATERIAUX SEMBLE ETRE LA PLUS APPROPRIEE POUR SONDER TOUT L'ESPACE OFFERT PAR LES ZEOLITHES Y. UNE CONFRONTATION DES RESULTATS A PERMIS DE METTRE EN EVIDENCE L'IMPORTANCE DU CHOIX DE LA MOLECULE-SONDE ET L'APPORT DE CHACUN DES MODELES UTILISES POUR DECRIRE LA MICROPOROSITE ET MESOPOROSITE DES ZEOLITHES Y DESALUMINEES.
Author: Pierre Pascual
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Languages : fr
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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.
Author: Abdellah Elm' Chaouri
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Languages : fr
Pages : 176
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Ce travail est consacré à l'étude des interactions eau-cation d'aluminosilicates tels que les zéolithes et les smectites. En ce qui concerne les zéolithes HY l'étude de la désalumination par adsorption de la vapeur d'eau apporte des informations sur la quantité d'ion aluminium de charpente présente dans la zéolithe aussi bien par la forme de l'isotherme que par la détermination du volume des micropores accessibles à l'eau. La liaison Si-O-Si étant hydrophobe, l'eau s'adsorbe sur les sites aluminiques à raison de 8H#2O par cation H#+ en l'absence de contraintes stériques, et le départ de l'aluminium de charpente entraine une diminution de la quantité d'eau adsorbée de telle sorte qu'à partir d'un rapport Si/Al d'environ 35, la zéolithe devient hydrophobe. Aux forts taux de désalumination la création de mésopores se manifeste par l'apparition d'une boucle d'hystérésis dans le domaine des pressions relatives élevées. La formation de cette texture secondaire qui s'établit progressivement lorsque le rapport Si/Al augmente se manifeste par le passage continu de la forme de l'isotherme d'adsorption du type I au type IV avec formation d'une hystérésis H2. L’adsorption de l'eau ne se faisant que sur les sites aluminiques de charpente le volume microporeux accessible à l'eau ne mesure pas la totalité du volume géométrique des micropores. En ce qui concerne les minéraux argileux l'originalité du travail consiste en l'application de la théorie de Polanyi-Dubinin pour la prévision des courbes d'adsorption et de désorption isotherme et isobare dans le domaine de température 15°C-110°C à partir du tracé expérimental d'une isotherme et d'une isobare convenablement choisies. L'application de cette méthode dans le domaine d'hydratation correspondant à la deuxième couche a conduit aux calculs des enthalpies et entropies dérivées et intégrales d'adsorption-désorption à partir des isostères Ln p/po=f (1/T)n#a#d, et des enthalpies libres dérivées et intégrales d'adsorption-désorption en fonction de la température à partir de l'intégration des grandeurs dérivées correspondantes. À partir de ces grandeurs thermodynamiques qui dépendent de l'argile et du cation de compensation ont été tracés des réseaux d'isostères d'enthalpie libre intégrale totale ou molaire qui seront utilisés pour la prévision de la stabilité relative des minéraux argileux. Bien que le domaine d'hydratation explore dans ce travail soit limité il apparait que la nontronite est plus stable que l'hectorite, et que pour une même argile l'échantillon magnésien est plus stable que les autres. Enfin, l'hystérésis est chiffrée par la somme des enthalpies libres d'hydratation et de déshydratation.
Author: Aurélie Wender
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Languages : fr
Pages : 295
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Résumé anglais
Author: Mohamed Khalid (chimiste).)
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Languages : fr
Pages : 186
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Book Description
Cette étude a porté sur l'adsorption du phénol en milieu aqueux sur zéolithes et charbon actif. Quelle que soit la zéolithe utilisée, la compétition d'adsorption entre les molécules d'eau et de phénol s'atténue avec l'augmentation du rapport Si/Al. Le caractère hydrophobe de la zéolithe est le paramètre le plus important influant sur l'adsorption préférentielle du phénol. Ainsi une zéolithe BEA silicique permet d'éliminer plus facilement le phénol d'une solution aqueuse qu'un charbon actif. Cette zéolithe s'avère être un adsorbant parfaitement régénérable et par conséquent très prometteur. L'adsorption de dérivés nitrophénoliques et chlorophénoliques montre que la capacité d'adsorption est le plus souvent fonction du moment dipolaire de l'adsorbat et qu'elle est plus importante pour les pH acide. Les différents résultats obtenus ont été traités à l'aide de divers modèles d'adsorption dont les paramètres nous ont permis d'avoir une meilleure approche des phénomènes d'adsorption.
Author: Adeline Rassinoux-Trouvé
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Languages : fr
Pages : 161
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Book Description
Les charbons actifs et les zéolithes microporeuses hydrophobes sont généralement utilisés pour l'élimination par adsorption des polluants organiques des effluents industriels. Grâce à leur très grande surface spécifique et à un volume poreux élevé, les silices mésoporeuses organisées ont des capacités de stockage plus importantes que leurs analogues microporeux. De plus, ces solides présentent une faible interaction eau-adsorbant aux faibles valeurs de P/P0 vis-à-vis de l’eau ce qui leur confère un caractère hydrophobe. Cependant, la présence de groupements silanols dans les canaux limite fortement l'adsorption des molécules organiques en présence d'eau. Afin d'accroître fortement l'hydrophobicité des silices mésoporeuses, différentes modifications au cours de la synthèse (incorporation de groupements phényles) ou post-synthèse (greffage de groupements triméthylsilyles, aminopropyles et propyle sulfoniques) ont été envisagées. Le greffage de groupements triméthylsilyles et l'incorporation de groupements phényles permettent donc d'augmenter considérablement l'hydrophobicité des solides en réduisant le nombre de groupements silanols. Dans le cas de l'adsorption en phase gaz, l'hydrophobicité s'est révélée être un facteur clef positif. L'adsorption de polluants organiques apolaire en phase aqueuse nécessite également une silice hydrophobe. Pour des molécules polaires, le greffage de groupements polaires adaptés (amino ou sulfonique) à la forme chimique du polluant a un rôle déterminant sur son adsorption.
