Academic literature on the topic 'Chlorophénols – Adsorption – Modèles mathématiques'

Ce travail a pour objet d'étudier et de modéliser l'adsorption du phénol et des chlorophycées sur charbon actif en grain et de préciser les possibilités d'utiliser les ultrasons pour la désorption de ces composés organiques dans le but de regeler l'adsorbant. L'étude et la modélisation des cinétiques d'adsorption des composents phénoliques sur charbon actif en grain permettent de dégager plusieurs résultats sur les mécanismes d'adsorption. Les deux étapes limitantes sont le transfert à travers le film externe et la diffusion intraparticulaire. La modélisation des équilibres isothermes d'adsorption montre que l'adsorption est en monocouche et s'effectue de façon plutôt localisée, les sites déjà occupés n'autorisent pas la fixation d'autres molécules d'adsorbat, les molécules phénoliques adsorbées se repoussent et il n'y a donc pas d'association entre elles et l'adsorption s'effectue sur des sites energétiquement différents. Les effets des ultrasons de différentes fréquences et intensités sur les processus d'adsorption-désorption du 4-chlorophenol sur charbon actif en grain ont été étudiés et discutés. Les capacités d'adsorption obtenues en présence d'ultrasons sont inférieures à celles observées en l'absence du champ ultrasonore et elles sont inversement proportionnelles à l'intensité des ultrasons. La comparaison des courbes cinétiques montre que la vitesse d'adsorption du 4-chlorophenol est plus élevée en présence d'ultrasons. La désorption du 4-chlorophenol de la surface du charbon actif en grain a été étudiée en l'absence et en présence d'ultrasons de différentes fréquences et puissances. Les vitesses de désorption obtenues en présence du champ ultrasonore sont largement supérieures à celles observées en l'absence d'ultrasons. La quantité de 4-chlorophenol désormais augmente avec l'intensité. L'addition de Noah et/ou d'Ethanol au système entraîne un accroissement de la quantité de 4-chlorophenol désormais, spécialement en présence d'ultrasons. L'influence des ultrasons sur la désorption consiste en leurs effets thermique et non-thermique. Les méthodes sonochimique et sonophotochimique de régénération du charbon actif sature en composé phénolique sont des techniques très prometteuses qui permettent simultanément de minéraliser le composé organique et de regeler le charbon actif
The aim of this work is to study and model the adsorption of phenol and chlorophenols onto granular activated carbon and to specify the feasibility of using ultrasound to enhance the desorption of these organic compounds from the adsorbent. The study and modeling of the adsorption kinetics of phenolic compounds on activated carbon show that the two limiting stages of adsorption are the transport through the boundary layer and intraparticle diffusion. Isotherm modeling reveals that adsorption is in monolayer and it is carried out in definite and localised sites, the already occupied sites do not authorize the fixation of other molecules of adsorbate, the adsorbed phenolic molecules are pushed back and thus there is no association between them and the adsorption is carried out on energitecly different sites. The effects of ultrasound of various frequencies and intensities on adsorption-desorption processes of 4-chlorophenol on granular activated carbon were studied and discussed. Adsorption capacities obtained in the presence of ultrasound are lower than that observed in the absence of the ultrasonic field and they are inversely proportional to ultrasound intensity. Comparison of kinetic curves shows that the adsorption rate of 4-chlorophenol is higher in the presence of ultrasound. The desorption of 4-chlorophenol from the granular activated carbon surface was studied in the absence and presence of ultrasound of various frequencies and powers. The desorption rates obtained in the presence of ultrasonic field are largely higher than those observed in the absence of ultrasound. The amount of 4-chlorophenol desorbed increases with the intensity of ultrasound. Addition of naoh and/or ethanol to the system involves an increase of the amount of 4-chlorophenol desorbed, especially in the presence of ultrasound. The influence of ultrasound on desorption consists of their thermal and non-thermal effects. Sonochemical and sonophotochemical methods of regeneration of the activated carbon saturated with phenolic compound are very promising techniques which simultaneously lead to mineralize the organic compound and to regenerate the activated carbon. These techniques do not modify the specific surface and the adsorption capacity of the activated carbon after several cycles of adsorption-regeneration

L'épuration par adsorption offre des possibilités intéressantes qui n'ont pas été optimisées, exploitées, voire même simplement explorées. Les systèmes des filtres en charbon actif modélises prennent en compte des mélanges des polluants en faible concentration et composition variable dans le temps, température et humidité fluctuantes, spécificités qui remettent pourtant en cause le principe de fonctionnement comme les règles de dimensionnement ou de maintenance afférentes a ces systèmes. La première partie de la thèse constitue une synthèse bibliographique des phénomènes physico-chimique qui interviennent dans le processus de filtration par adsorption. La deuxième partie présente les modèles développés dans l'environnement Matlab/Simulink sur la base de cette analyse phénoménologique et des hypothèses simplificatrices qui peuvent être faites dans le contexte particulier du traitement de l'air intérieur. Premièrement ont été considères des conditions d'air sec et isotherme et âpres ont a intègre les effets sur la dynamique d'adsorption des variations de température et d'humidité. Enfin la dernière partie présente les simulations qui ont été réalisés avec les modèles développés. Les modèles mono et multi-composes considérant des conditions isothermes et sèches ont été compares avec les donnes expérimentales pour les 6 polluants mesures a Ecole des Mines d'Ales. Le cas d'humidité a été traite séparément en faisant une comparaison des deux modèles développés. Pour terminer, les dernières simulations ont été axées sur la caractérisation du potentiel d'amélioration de la qualité de l'air par l'utilisation des filtres en charbon actif
Indoor air cleaning by adsorption offers interesting solutions which haven’t been optimized, exploited and not even explored. The models of activated carbon filter systems take into consideration the mixture of several pollutants characterized by low concentrations, variable composition in time, temperature and humidity. All these properties are determining the operating criteria like the designing or endurance of those systems. The first part of the paper presents a synthesized biographical study upon the chemical and physical phenomenon which are typical for the filtration processes by adsorption. The second part presents the models developed in Matlab/Simulink software by taking into account the simplified hypothesis applied for the particularities of indoor air cleaning. First isothermal and dry conditions were modeled and then the effects of humidity and temperature influence. Finally the last part describes the simulations realized with the developed models. Mono and multi compound models for dry and isothermal conditions were compared with the experimental data for 6 pollutants measured at Ecole des Mines d’Ales. The influence of humidity was studied separately making a comparison between two models proposed in the present paper. In the end the last simulations show the potential of activated carbon filters to improve the indoor air quality

Nous avons étudié le passage d'une onde alcaline issue d'une matrice cimentière à tràvers l'argilite (à une profondeur de -480m) du Laboratoire Meuse Haute-Marne composée principalement de quartz, micas, calcite et d'un interstratifié I/S. Une technique dynamique en colonne a été utilisée pour caractériser les diverses interactions entre le fluide alcalin et le milieu argileux. Cette technique repose sur un couplage entre l'étude des courbes de percée des différents ions du système et une caractérisation du solide extrait des colonnes. Cette méthodologie nous a permis de caractériser deux types de phénomènes ayant des temps caractéristiques de réaction très différents: Des réactions de surface rapides: nous avons caractérisé des réactions d'adsorption de cations par ionisation de sites sur l'argilite qui sont à l'origine de l'effet tampon des argiles. Par ailleurs nous avons mis en évidence une réaction originale de condensation d'un composé calcique dans l'interfoliaire des argiles gonflantes. Tous ces processus ont été modélisés et leur simulation à l'aide du code de calcul IMPACT montre que l'on obtient un modèle très satisfaisant. Des processus de dissolution/précipitation fortement limités cinétiquement : Nous avons mis en évidence la dissolution principalement du quartz et de l'interstratifié I/S et la précipitation de phases secondaires type C(A)SH et zéolithes. Après le passage du fluide alcalin à une température de 60ʿC pendant 6 mois, le matériau est largement amorphisé mais seulement 20 à 30% du quartz et de l'interstratifié I/S est dissous. Enfin à partir de l'ensemble des expériences nous avons déterminé les cinétiques de dissolution des phases primaires ainsi que les produits de solubilité des principales phases secondaires.

Le stockage des déchets radioactifs en formation géologique est envisagé en France. L’altération des déchets peut mobiliser le polluant, qui pourrait alors migrer vers la géosphère. Des argiles sont envisageables comme barrière anti-pollution étant donnée leur faible perméabilité et leur forte capacité de rétention. Un modèle thermodynamique de complexation de surface basé sur le principe d’additivité est proposé pour prédire le comportement des polluants au contact des argiles. Ce principe permet une détermination indépendante de chaque paramètre du modèle, et limite l’ajustement de données corrélées entre elles. Il permet alors l’établissement d’une base de données d’adsorption associée au solide. Les prédictions obtenues sont en bon accord avec les données expérimentales, ce qui offre des perspectives encourageantes quant à l’utilisation de ce modèle en performance assessment
Radioactive waste storage in deep underground is studied in France. The alteration of the radioactive waste can mobilise the elements which can migrate to the geosphere. Clays (bentonite) are investigated as major materials constituting the barriers because of their low permeability and high retention capacity. A thermodynamic surface complexation model, based on the site additivity principle was investigated, in order to predict the adsorption behaviour of pollutants in contact with clay. The principle allows an independent determination of each parameter of the model, limiting the fitting procedure of correlated data, and it allows the use of an adsorption thermodynamic database for a solid. The predictions obtained were un good accordance with experimental data. The model could then be applied successfully in performance assessment

Ce travail de recherche porte sur la caractérisation des paramètres qui régissent l'adsorption de pesticides en eau naturelle sur charbon actif en lit fluidisé. Les performances d'un tel procédé dépendent des paramètres d'équilibre et de cinétique des pesticides ainsi que des molécules compétitrices de la matrice organique naturelle (MON), des conditions de fluidisation (masse et granulométrie du charbon, vitesse superficielle du fluide), du taux de renouvellement du charbon et de la variation de la teneur en pesticides de l'alimentation. Six pesticides et deux charbons ont été sélectionnés pour la réalisation des isothermes d'équilibre et des cinétiques d'adsorption en eau pure et en eau naturelle. L'influence de la granulométrie a tout particulièrement été étudiée. Les essais en lit fluidisé à long terme avec renouvellement de charbon ont fourni des renseignements relatifs au chargement du charbon au cours du temps. Un modèle a été proposé pour accéder à l'évolution de la charge du lit avec renouvellement.

Les procédés d'adsorption modulée en pression (AMP, ou Pressure Swing Adsorption- PSA en anglais) sont des procédés de purification de gaz qui jouent sur la différence de capacité d'adsorption d'un solide en fonction de la pression. L'évaluation des performances d'un adsorbant dans un tel procédé passe en général par la construction d'un pilote du procédé et par la qualification des différents adsorbants de manière expérimentale. Cette méthode est lourde et nécessite un investissement non négligeable. D'autres méthodes existent, par simulation du procédé par exemple. Cependant, la simulation de tous les paramètres entrant en jeu dans un PSA est délicate, car la modélisation et la restitution correcte des différents phénomènes en compétition n'est pas triviale. La mise au point et la validation d'une méthode simplifiée, au moins dans le cas du PSA hydrogène, est donc d'une grande utilité. Notre travail, tant expérimental que numérique, montre que le développement d'un modèle de simulation d'un PSA en parallèle avec l'expérimentation permet d'atteindre un bon niveau de représentation du procédé. De plus, l'évaluation des performances d'un adsorbant par une méthode simplifiée de mesure des capacités dynamiques du solide lors de cycles d'adsorption désorption successifs est en accord avec les performances de cet adsorbant dans un PSA simulé. L'avantage de cette méthode est que la représentation numérique des cycles permet d'atteindre des paramètres difficilement accessibles par l'expérimentation seule
Pressure Swing Adsorption (PSA) is a gas separation and purification process. It is based on the difference of adsorption capacity of a porous medium under different pressures. The performance determination of a specific adsorbent in such a process is a difficult problem, commonly solved by building a scaled-down process and by evaluating the adsorbent by experiments. This method requires time and is generally expensive. An other approach for evaluating the solid is purely numeric simulation. But the simulation of a complete PSA system is difficult, because of the large number of physical parameters and phenomena involved. A simple evaluation method would therefore be useful, at [east in the case of Hydrogen purification by PSA. This work is composed of both experimental and numeric studies, and shows that developing a simplified PSA model in parallel with some experiments can provide a good level of representation of the process. Evaluation of adsorbent performance with a simplified method consists in the determination of the dynamic working capacity of the solid in successive adsorption and desorption steps in cycles. The results of this method are in good agreement with the results of a complete simulated PSA. It also has the advantage of being less CPU-intensive and of giving results about parameters that are difficult to obtain by experience only

Dans cette thèse, l'objectif est d'évaluer les potentialités et les performances à attendre des procédés d'absorption de l'ammoniac et l'eau pour réaliser un transport de froid et /ou de chaleur sur long distance. Tout d'abord, il convient de présenter les systèmes déjà employés pour le transport d'énergie thermique à longue distance et comprendre leurs limites. Après cet état de l'art, le modèle mathématique d'absorption de l'ammoniac et l'eau est présenté. Les analyses des performances de transport de chaleur et de froid à longue distance avec tels systèmes sont détaillés. Les températures de fonctionnement et les rendements énergétiques attendus sont présentés. L'impact du transport des fluides sur les performances du procédé est étudié. Le coût du transport au niveau est évalué. Nouveaux cycles d'absorption sont envisagés pour la revalorisation de rejets thermiques basse température. Ensuite, un prototype de petite taille est installé pour vérifier expérimentalement la faisabilité thermodynamique. Pour compléter cette étude, l'analyse économique est réalisée
In this thesis, the object is to evaluate the potentials and the performances of the ammonia-water absorption processes in the transportation of low-grade thermal energy over long distance. First of all, it contains the already employed systems for the transportation of low-grade thermal energy over long distance and understands their limitations. After this state-of-the-art introduction, the mathematical model of the ammonia-water absorption system is presented. The analysis of the performance of the transportation of low-grade thermal energy over long distance with this kind of systems is detailed. The output temperatures ranges are presented. The impact of the transportation process on the performance is studied. The investment cost of the transportation pipes was evaluated. Novel ammonia-water absorption cycles are proposed for the revalorization of the low-grade thermal energy. And then, a small-scale prototype is installed to experimentally verifier the thermodynamic feasibility. In order to complete the study, the economical analysis is realized

Ce travail porte sur la caractérisation et la modélisation de la réponse transitoire d'un capteur d'humidité capacitif dont la couche sensible est constituée d'un film polymère dérivé du benzocyclobutène (BCB). L'étude de la structure du capteur et des mécanismes physico-chimiques d'absorption de vapeurs dans les polymères a permis de construire des modèles analytiques physiques et comportementaux de la réponse du capteur, validés expérimentalement et par simulation numérique. Ces modèles ont été utilisés pour la simulation prédictive de la réponse du capteur dans un contexte médical : l'analyse du souffle humain. Ils ont permis d'élaborer des stratégies d'optimisation du temps de réponse. Ces modèles ont aussi été appliqués à la simulation prédictive de l'herméticité des micro-boîtiers d'encapsulation des MEMS
This work presents the characterization and modelling of the transient response of a capacitive humidity sensor. The sensitive layer of the sensor consists in a benzocyclobutene (BCB) polymer film. Analytical physical and behavioural models of the sensor were developed on the basis of the theory of sorption and diffusion of gases in polymers, and on the study of the capacitive structure of the sensor. These models were validated by experiments and numerical simulations. They allow the prediction of the transient response of the sensor when exposed to the specific humidity conditions of human breath for medical application. They also provide strategies to shorten the response time of the sensor. Finally, these models were used to predict moisture diffusion in BCB adhesive films for wafer-level MEMS packaging

L'un des objectifs de cette étude était de concevoir des modèles de procédé d'adsorption modulée en pression. Pour cela, nous avons développé deux modèles. Le premier modèle s'appuie sur une simplification du modèle de transfert intra-particulaire dans des adsorbants bidisperses. La seconde approche repose sur l'approximation du procédé cyclique par un système continu équivalent. L'autre objectif de ce travail était de concevoir un pilote de procédé d'adsorption modulée en pression, intégralement contrôlé par informatique. Une étude expérimentale a été menée sur ce pilote. Elle porte sur la séparation de mélanges de méthane et de dioxyde de carbone sur une zéolithe 5A. Cette thèse a été financée par le Ministère de la Recherche. Elle a aussi bénéficié de l'aide financière du projet européen GeoPleX (EU-IST-2001-34166), et a fait l'objet de plusieurs conventions de collaboration avec l'Institut Français du Pétrole
One of the objectives of this study was to build a model able to predict the transient comportment and to quickly estimate the state of the Pressure Swing Adsorption (P. S. A. ) processes at the cyclic steady state. Computing time problems are still encountered today, whereas a fast and reliable simulator is necessary for the process,optimal dimensioning and even for its control. Two approaches were so adopted. The first one consists in accelerating the simulation of each step of the cycle by simplifying the model of bidispersed pellet of adsorbent. The approach used to simplify the pellet model is close to the one used to establish the traditional model of « Linear Driving Force ». The influence on the model structure of the state variables choice, as well as the influence of space distribution of resistances to the mass transfer in the pellet have been studied. The column global model based on this pellet model led to simulations of breakthrough curves in good agreement with those in the literature. The second approach is based on the approximation of the cyclic process by an equivalent continuous process. The simulator obtained can estimate almost instantly the transient comportment and the cyclic steady state of the system. For kinetic separations, simulations using this model are in good agreement with those obtained using a traditional cyclic model. The other objective of this work was to design a P. S. A. Pilot, entirely controlled by computer, which allows to follow the outlet compositions, as well as temperature profiles in each column. An experimental study has been done on this pilot. It relates to the separation of methane and carbon dioxide mixtures on a zeolite 5A. This study, associated with the experimental results in the literature, validates our first model