Academic literature on the topic 'Dynamique d'adsorption et de désorption'

La contamination des eaux naturelles par les micropolluants organiques tels que les herbicides, nécessite le recours à des procédés très performants, en particulier l'adsorption sur charbon actif pour satisfaire aux normes de potabilité sur les eaux distribuées. Si le charbon actif en poudre (CAP) présente une bonne efficacité pour l'élimination des herbicides seuls dans l'eau distillée, la présence dans l'eau d'autres composés organiques et / ou minéraux aura pour conséquence la modification des paramètres de l'équilibre de l'adsorption du système initial et la modification des performances du matériau adsorbant. Cette étude a montré que le CAP utilisé présente une bonne affinité pour les deux herbicides étudiés (atrazine et diuron), dont les capacités d'adsorption, déterminées par le modèle de Langmuir, sont 1,42 et 1,72 mmol.g-1 respectivement. La présence de composés organiques tels que les tensioactifs anionique le dodécylsulfate de sodium (DSS), et cationique le bromure d'hexadécyl triméthyl ammonium (BHTA) provoque une forte diminution de la capacité d'adsorption des deux herbicides par le charbon actif. Le BHTA provoque l'effet le plus marqué, par contre, les ions calcium et bichromate n'ont pas d'influence sur l'adsorption des deux herbicides. Les essais de désorption ont montré que l'introduction des coadsorbats organiques provoque la désorption d'une partie de l'herbicide. Ce phénomène est accentué dans le cas du DSS en présence d'ions calcium. L'application de modèles simples de coadsorption, a permis de mettre en évidence l'existence presque exclusive de sites spécifiques d'adsorption pour chacun des substrats étudiés et une inhibition non compétitive due a une interdépendance possible entre les sites d'adsorption et une altération des interactions de chaque composé à la surface du charbon.

L'effet de l'ordre d'introduction des solutés Naphtol-2 et Calcium (N-2 et Ca) sur l'adsorption de tensioactifs par le charbon actif en poudre (CAP) F400 brut a été étudié en discontinu. Les mélanges étudiés sont: le tensioactif anionique dodécyl-sulfate de sodium (DSS) et le N-2; le DSS, le N-2 et le Ca; le tensioactif cationique bromure de benzyldodécyldiméthylammonium (BBDDA) et le N-2 et enfin le BBDDA et Ca. Les résultats expérimentaux montrent tout d'abord que quel que soit l'ordre d'introduction des solutés N-2 et Ca, les concentrations en DSS à l'équilibre sont sensiblement identiques. Par ailleurs, la cinétique d'adsorption du DSS et du BBDDA croît en présence des ions Ca. Cependant, la cinétique d'adsorption du N-2 en présence du DSS diminue ce qui se traduit par une inhibition de l'adsorption du N-2 par le DSS. Quant à l'adsorption du BBDDA en présence du N-2 pour différents ordres d'introduction, le tracé des isothermes de LANGMUIR montre que la capacité maximale d'adsorption Г∞ du BBDDA ne change pas tandis que la constante de LANGMUIR (K) diminue. Par contre la capacité maximale d'adsorption du N-2 ** varie légèrement et passe de 1,67 à 1,5 mmol/g pour différent ordre d'introduction du BBDDA. On note également que Г∞ du N-2 en présence de concentrations croissantes en BBDDA diminue fortement et passe de 1,67 à 0,8 mmol/g. L'ajout de N-2 après 3 heures de contact du BBDDA /CAP ne provoque pas la désorption de ce dernier. Le même comportement a été observé avec le N-2, alors que l'ajout du DSS au mélange N-2/CAP provoque la désorption de celui ci.

L'adsorption en phase liquide sur charbon actif est un sujet très travaillé sur le plan expérimental et de plus en plus dans le domaine de la modélisation. Les tentatives de description des courbes de percée ou de fuite des filtres montrant la saturation du matériau adsorbant remontent aux travaux de BOHART et ADAMS en 1920. D'autres équations avec d'autres approximations ont été proposées par la suite (THOMAS 1944 ; DOLE et KLOLZ 1946), HUTCHINS (1973) ; plus récemment, WOLBORSKA (1989) ou CLARK (1987) ont proposé d'autres modèles. Nous avons essayé de faire le point sur ces différents modèles, de montrer leurs origines communes, souvent à partir des équations de BOHART et ADAMS, les approximations apportées limitant leur domaine d'application, les grandeurs qu'ils permettent de déterminer : capacité maximum d'adsorption, constante cinétique d'adsorption, vitesse de déplacement du front d'adsorption. De tous ces modèles, un seul (CLARK 1987) permet une bonne représentation des courbes de percée. Nous en avons proposé une linéarisaüon qui facilite la détermination des paramètres nécessaires au calcul des courbes de fuite. Tous ces modèles ont été testés sur les résultats expérimentaux obtenus pour l'adsorption d'un tensioactif anionique : le décylsulfonate de sodium et ceci sur cinq petites colonnes de hauteurs différentes de charbon actif. Le modèle de CLARK a également été appliqué à des résultats obtenus au laboratoire (El HANI, 1987) sur l'adsorption et la dégradation biologique des acides humiques sur un filtre de charbon de 1m de haut, sur une période beaucoup plus longue (1 mois) et avec des lavages du filtre. Ce modèle permet de calculer la part qui n'est pas simplement de l'adsorption rapide (dégradation biologique et adsorption lente).

L'objectif de ce travail est d'étudier l'influence d'un tensioactif anionique, le dodécylsulfate de sodium (DSS) sur l'adsorption d'acides humiques (AH), sur le charbon actif en poudre (CAP). L'adsorption sur CAP, en fonction du temps, des AH seuls, puis du DSS seul, a été effectuée en réacteur discontinu, à différents pH (7,0 et 10,5). Les mêmes expériences ont été réalisées avec le mélange des deux composés et l'on a pu constater une inhibition réciproque de leur adsorption, moins importante à pH basique (10,5). L'influence de l'ordre d'introduction des coadsorbats, sur l'adsorption de chacun d'eux, a permis de montrer que l'inhibition de l'adsorption des AH sur CAP par le DSS est encore plus importante lorsque les AH sont ajoutés sur une suspension DSS-CAP déjà en équilibre. Aucune désorption du DSS n'a pu être mise en évidence après 24 heures. Ces résultats pourraient permettre de conclure à une adsorption « compétitive » des AH et du DSS sur les mêmes sites superficiels du charbon actif. Ce travail permet de préciser les phénomènes d'adsorption pouvant intervenir entre divers micropolluants susceptibles de s'adsorber simultanément soit sur des sédiments naturels, soit sur charbon actif lors du traitement des eaux naturelles.

Sur la base d'études microbiologiques expérimentales réalisées sur différents réseaux de distribution d'eau potable en France, un modèle de la dynamique des bactéries et du carbone organique biodégradable (CODB) a été développé ( le modèle SANCHO). Les processus suivants ont été pris en compte : - l'hydrolyse bactérienne exoenzymatique de la matière organique et la croissance des bactéries libres et fixées, à partir des produits des hydrolyses ; - la mortalité des bactéries, source de relargage de matière organique ; - les interactions entre les surfaces internes des canalisations et les bactéries avec un processus d'adsorption réversible ; - la consommation de chlore par réaction avec la matière organique et l'effet du chlore libre sur l'activité des bactéries en suspension et fixées qui a été déterminé expérimentalement. Le modèle calcule, en considérant les cinétiques présentées ci-dessus, les variations spatiales à l'état stationnaire du CODB, du résiduel de chlore libre, de la biomasse bactérienne libre et fixée. Ce calcul s'effectue pour une masse d'eau circulant durant des temps connus dans des canalisations de diamètres décroissants. Afin de valider ce modèle, des comparaisons entre les résultats expérimentaux et calculés par le modéle ont été effectuées pour deux réseaux de distribution différents. Un bon accord est observé entre les résultats expérimentaux et ceux calculés pour les situations présentées qui sont caractérisées par des teneurs très différentes en chlore et en CODB dans l'eau alimentant les réseaux. Une fois validé, ce modèle peut être utilisé afin de prédire l'effet de certaines modifications de la qualité de l'eau alimentant un réseau sur la dynamique bactérienne au sein de ce réseau. Il permet de définir la qualité de l'eau requise en sortie de filière afin de respecter une qualité souhaitée dans tout le réseau de distribution.

L'élimination de la couleur de rejets de petites industries textiles peut être réalisée à l'aide de sciures d'essences de bois diverses dont le choix est fait après étude de leur relargage dans l'eau (couleur et DCO); les sciures de chêne, de châtaignier, de pin Douglas conduisent à des relargages de substances fortement colorées correspondant à des DCO d'environ 60 mg d'oxygène par gramme de sciures sèches et ceci en réacteur discontinu. Par contre, les sciures de hêtre, bouleau, sapin et peuplier relarguent nettement moins de produits colorés ou non et conduisent à des DCO plus faibles, excepté pour le bouleau (30 mg d'O2.g-1). Le pH de l'eau est également modifié par addition de sciures et l'on obtient des valeurs de pH d'équilibre atteint en 10 min., de 4,3; 5; 5,8 et 7 pour le bouleau, le sapin, le hêtre et le peuplier respectivement. L'élimination de colorants à 25 mg.l-1 dans l'eau par des doses de sciures de 50 g.-1 pour 2 h de temps de contact, montre qu'une meilleure décoloration (98 à 100 %) est obtenue pour le colorant cationique Basic Red 22 avec les quatre sciures sélectionnées, qu'avec les colorants anioniques (ou acides) dont les valeurs de rétention, variables selon les sciures (de 4 à 8 %) peuvent être très bonnes également. Les isothermes d'adsorption permettent de déterminer les capacités d'adsorption à saturation; à titre d'exemple, des valeurs de 0,1 à 0,2 mmol.g-1 sont obtenues sur des sciures de peuplier et de hêtre pour le colorant BR 22 et de 4 à 8.10- mmol.g-1 pour le colorant anionique Acid Blue 25, sur ces mêmes sciures. Contrairement à d'autres matériaux, on observe que les résultats obtenus ne dépendent que très peu de la température (entre 15 et 35 °C). Une étude dynamique sur colonne confirme les écarts pour les deux types de colorants, mais les résultats dépendent de la vitesse de passage : des pourcentages d'élimination de 0,4 à 1 % en masse peuvent être obtenus pour l'AB 25 le BR 22 sur la sciure de hêtre. Il faut cependant signaler que les produits minéraux et organiques contenus dans les effluents colorés industriels diminuent l'efficacité des sciures par rapport à leur efficacité sur des solutions de colorants purs.

L'antimoine (Sb) est un élément qui a la particularité d'être utilisé à la fois comme dopant et comme surfactant du silicium (Si). L'étude du système Sb-Si est donc de première importance tant d'un point de vue fondamental que de celui de ses nombreuses applications en électronique. Le travail présenté dans ce mémoire de thèse correspond à une étude expérimentale et théorique des propriétés d'adsorption/désorption de Sb sur la surface nominale (111) de Si.
Du point de vue expérimental, l'utilisation combinée de la spectrométrie de masse, de la diffraction des électrons et de la microscopie à effet tunnel nous a permis de décrire les propriétés structurales, cinétiques et thermodynamiques du système. Du point de vue théorique, l'utilisation des méthodes ab-initio nous a permis d'étudier l'évolution de la nature des sites d'adsorption avec le recouvrement de surface.
Ce travail permet de dégager un scénario cohérent de l'adsorption, dans lequel la nature du site préférentiel change depuis un site ternaire (à faible recouvrement) vers un site apical (à complétion de la couche), permettant de passer d'un système à interactions répulsives (théorie) ou nulles (expérience) à un système à interactions attractives (théorie et expérience). Ce changement de site permet de réconcilier nos résultats expérimentaux cinétiques et thermodynamiques, qui semblaient contradictoires.

Nous étudions les comportements dynamiques de solutions aqueuses de dioxyde de carbone, pures ou sous forme de boissons gazeuses. Nous observons les façons dont des solutions carbonatées, initialement à l'équilibre de Henry, répondent à une perturbation, qui peut être un changement brusque de pression ou une agitation mécanique. Ces questions sont examinées expérimentalement, à l'aide de dispositifs construits pour cette étude. Ceux ci permettent de visualiser les champs de vitesse et les fronts de dissolution dans le fluide, dans des conditions variées de pression, taille et forme de système. Une partie importante est consacrée à la chemi-convection provoquée par la déstabilisation d'une couche diffuse de CO2 dissout. Nous présentons une caractérisation complète du phénomène, et une interprétation basée sur une théorie de l'instabilité de Rayleigh-Taylor correspondante. L'autre partie de notre travail concerne des systèmes fermés, dont la bouteille de champagne est l'exemple type. Nous montrons que l'agitation de la bouteille provoque une légère baisse transitoire de la pression interne, et expliquons le phénomène à l'aide d'un modèle basé sur la théorie d'Epstein-Plesset de la dynamique des bulles
This work is about dynamical phenomena of water-carbon dioxide solutions, either pure binary mixtures or carbonated beverages. We address the general problem of how such solutions, initially at Henry's equilibrium, respond to a perturbation. The latter may be a sudden change in pressure, or mechanical shaking. These problems are investigated with the help of especially designed experimental hardware that allows us to visualize the velocity field and the concentration front inside solutions, in diverse conditions of pressure, system size and shape. An important part of the work is dedicated to chemi-convection, i.e. the fluid motion induced by destabilisation of the diffuse layer of dissolved CO2. Both experimental characterization and interpretation through a theory of the corresponding Rayleigh-Taylor instability are presented. The other part of the work is related to closed systems, representative of a bottle of champagne and of sodas in general. A key observation is that shaking produces a small transient drop of the internal pressure, which we explain through a dedicated modelbuilt on Epstein-Plesset's theory of bubble dynamics

L’objectif du travail est l’étude du processus d’adsorption-désorption d’un colorant azoïque sur l’argile naturelle provenant de deux gisements tunisiens. L’expérimentation en laboratoire a été menée en réacteur fermé et en colonne de percolation. Lors de la première étape, deux types d’argile ont été utilisées. L’étude cinétique montre que l’adsorption et la désorption suivent le modèle du pseudo premier ordre. L’isotherme d’adsorption est de type Langmuir alors que l’isotherme de désorption est de type hystérésis. La capacité d’adsorption de l’argile de Gafsa est plus prononcée que celle de l’argile de Borj Chekir. Les études en colonne de percolation ont été menées sur un mélange d’argile de Borj Chekir et du sable moyen H2F. Les paramètres hydrodynamiques ont été déterminés en utilisant un traceur inerte (fluorescéine). L’étude du transport réactif a montré que si le pourcentage d’argile augmente la rétention du colorant augmente alors que si on augmente le débit d’injection pour un pourcentage d’argile-sable constant la rétention du colorant diminue. Les courbes de sortie ont été ensuite comparées aux résultats numériques d’un modèle 1D de transport réactif, intégrant deux sites d’adsorption réversible et irréversible
The aim of the work is to study the adsorption-desorption process of an azo dye on natural clay from two Tunisian deposits. The laboratory experiment was conducted in a closed reactor (batch) and percolation column. In the first step, two types of clay were used. The kinetic study shows that the adsorption and desorption follow the pattern of a pseudo first order phenomenon. A Langmuir isotherm is fitted to the adsorption process, while the desorption isotherm is characterised by hysteresis. The adsorption capacity of the Gafsa clay is more pronounced than that of the Borj Chekir clay. The percolation column studies were conducted on a mixture of of Borj Chekir clay and medium sand H2F. Hydrodynamic parameters were determined using an inert tracer (fluorescein). The reactive transport study showed that an increase in clay percentage will increase retention, but, on the other hand when using a constant percentage of the clay-sand mixture, increasing the injection rate will decrease the retention capacity of the mixture. The output curves were then compared with the numerical results of a 1D reactive transport model incorporating two reversible and irreversible adsorption sites

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
Waste management is a major problem of our society where the amount of waste is still increasing. In 2008, in France, 868 million tons of waste were produced. Today, incineration is considered to be an effective method for disposing of waste. However, since the discovery dioxins generated in all waste plants, this technique becomes a topic of great concern. The authorities require a regulation of dioxin emissions lower than 0. 1 ng ITEQ. M-3 in Europe. Consequently it appears very important to measure and control in “real time” dioxin emission levels from waste incinerators. The major focus of this dissertation work centers on the development of an on-line, real time and direct monitoring technique to study stationary emission sources of dioxins/furans. It concerns the study of new classes of selective adsorbents; in relation to the complexity of the gas mixture in the incinerator’s emissions and to the possible existence of the gas phase dioxin congeners. In a first time, these works focus on study, synthesis and characterization of new selective adsorbent materials as zeolites. These materials have been used as supports for adsorption of solutions of dioxins (2,3- DCDD and 1,2,3,4-TCDD in isooctane) and they have been compared to adsorbents used in NF EN 1948 standard during emission sampling. This study shows that NaX zeolite was the best adsorbent for selective trapping on dioxins. In a second time, an analytical method for on line monitoring of gas phase dioxin at the emission of waste incinerators is designed and developed. This method is based on an adsorption/ thermal desorption device coupled to gas chromatography and mass spectrometry. The device allows the on-line analysis of the standard gas flue of dioxins and the analysis of dioxins trapped in an adsorbent tube. To conclude, these works shows the interest of use zeolites for selective trapping of gas phase dioxins in an on-line field device of adsorption/ thermal desorption of dioxins from stationary sources

Une étude des phénomènes d'adsorption et de désorption sur charbons actifs des composés organiques volatils (COY) a été effectuée en vue du traitement de l'air pollué des ateliers de peinture automobile. Ce travail a été effectué à partir des solvants existants dans cette atmosphère, toluène, butanol, acétate de n-butyle, xylène et cyclohexanone, sur quatre charbons actifs, deux roumains, R-CAFS, AD3,commercialisés par ROMCARBON et deux français, AC35 et AC40 commercialisés par CECA. Nous avons utilisé pour cette étude de techniques d'analyse diverses: chromatographie en phase gazeuse, analyse thermique, spectrométrie de masse. L'étude prend en compte l'aspect théorique, au niveau microscopique, du processus de rétention des solvants sur les solides poreux à l'aide des isothermes d'adsorption du toluène sur les charbons. Les courbes de percées des charbons par les solvants purs et par un mélange commercial ont été obtenues, au but de déterminer les conditions optimales et les valeurs des constantes qui interviennent dans la modélisation d'un adsorbeur. La désorption par l'air chaud a ensuite été étudiée, avec comme objectif la régénération des charbons et, en même temps, la récupération des solvants. Des cycles d'adsorption-désorption ont permis de vérifier le comportement du charbon dans le temps Une étude en programmation de température a été effectuée par couplage thermogravimétrie- spectrométrie de masse (DTG-DTP/SM). Elle a permis de retrouver en quantités plus ou moins importantes selon le charbon le liant naphténique (goudron) de fabrication. Elle a permis également d'évaluer les énergies de désorption. Le regroupement de tous ces résultats permet de calculer le fonctionnement d'un adsorbeur muni de ces charbons actifs
A study of the adsorption and desorption processes of organic volatile compounds on active charcoal vas performed, in order to improve the quality of the atmosphere in car painting places. This work was done with solvents that already exist in these atmospheres, particularly toluene, butanol, n-butyl-acetate, xylene and cyclohexanone, onto four active charcoals, two Romanian: RCAFS and AD3 commercialised by ROMCARBON and two french ones, AC35 and AC40, commercialised by CECA. Several analysis techniques were used: gas-chromatography, thermal analysis and mass spectrometry. The study takes into account the theoretical aspects of the retention processes of the solvents onto porous solids, at microscopical level, with the help of adsorption isotherms of the toluene on the charcoals. The breakthrough of the charcoals by the pure solvents was obtained, in order to determine the optimal conditions and the values of the constants that intervene in the modelisation of an adsorber. The desorption with hot air was also studied, aiming to the regeneration of the charcoals and in the same time the recuperation of the sol vents. The adsorption-desorption cycles permitted also the verification of the behaviour of the charcoals intime. Coupling thermogravimetrical analysis with mass spectrometry (DTG-DTP/SM) allowed to perform a programmed temperature study who retrieved the fabrication tar (naphthenic compound) in greater or smaller quantities, depending on the charcoal used. The desorption energies were also evaluated. The association of all the results made possible the calculation of the working of an adsorber provided with these active charcoals

L'objectif de ce travail était la compréhension des propriétés d'adsorption d'un polymère sur une électrode métallique, dans des milieux représentatifs d'un bain de zingage. Nous avons été amenés à construire un système de mesure par réflectométrie laser. Nous avons mis au point un modèle optique de calcul du facteur de sensibilité As qui permet de déterminer la sensibilité de la technique. Les résultats des calculs nous ont montré que la réfIectométrie ne peut pas fonctionner sur le zinc. C'est la raison pour laquelle nous avons choisi comme support métallique l'or et le zirconium. La partie consacrée à l'étude de l'adsorption nous a permis de comparer les résultats obtenus entre les quatre types de substrats (les wafer d'or, de zirconium, de silice et la silice colloi͏̈dale), d'analyser la participation des ions de l'électrolyte et d'analyser la cinétique de l'adsorption. La quantification de la contribution des ions de l'électrolyte dans la balance de charge de l'interface a montré que les petits ions jouent un rôle majeur dans la quantité de polymère adsorbée, car ils sont coadsorbés et peuvent écranter partiellement les charges du polymère ou de la surface. Les variations de la vitesse initiale d'adsorption vont dans le même sens que les quantités adsorbées. Cela est dû à l'existence de barrières principalement de nature électrostatique. On a montré clairement que la présence de barrière cinétique était la cause principale des phénomènes d'irréversibilité de l'adsorption du polyélectrolyte. Cette étude nous a amené à analyser les propriétés d'adsorption du complexe PVI/SDS et de confirmer que les mécanismes mis en jeu au niveau de l'adsorption étaient semblables à ceux du polymère seul avec, cette fois, un complexe macromoléculaire dont la charge négative dépend du taux de fixation du SDS.

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

Dans ce travail, une approche d’optimisation dynamique hybride est développée et utilisée pour simuler et optimiser les procédés d’adsorption modulée en pression (PSA). Elle est principalement basée sur la formulation hybride du modèle du procédé et sur l’utilisation de la méthode du système adjoint.Le problème de simulation qui consiste à déterminer le régime stationnaire cyclique (CSS) est formulé comme un problème d’optimisation où le critère de performance est défini par la condition de CSS, les variables de décision sont données par les valeurs initiales des variables d’état, et les contraintes par le modèle hybride du procédé avec les conditions aux limites associées. En optimisation, le vecteur des variables de décision contient, en plus des valeurs initiales de l’état, les paramètres de dimensionnement et de fonctionnement. La condition de CSS devient, dans ce cas, une contrainte à satisfaire par chaque solution optimale. Plusieurs modèles de procédés, allant du plus simple au plus compliqué, sont ´étudiés.Il s’agit notamment de procédés isothermes et non isothermes avec et sans états gelés. Les critères de performance considérés sont la pureté, la récupération et l´énergie. Les résultats obtenus aussi bien au niveau des performances des procédés considérés que de la robustesse de l’algorithme d’optimisation mis en œuvre, sont tout `a fait intéressants et montrent le grand potentiel de l’approche développée pour le dimensionnement et le fonctionnement optimaux des procédés PSA
The objective of the work was to develop a hybrid dynamic optimisation approach for simulation and optimisation of pressure swing adsorption (PSA) processes. It is mainly based on the hybrid formulation of the process model and on the use of adjoint system method. The simulation problem which consists in determining the cyclic steady state (CSS) is formulated as an optimisation problem where the CSS condition is considered as the performance index, initial values of state variables as decision variables and process model along with associated conditions as constraints. In optimisation, the decision vector consists of design and operation parameters in addition to the initials values of state variables whereas the CSS condition is considered in this case as a constraint to be satisfied for each optimal solution. Several process models with a varied degree of complexity have been studied. These models are isothermal and non isothermal with and without frozen states. The performance index considered are purity, recovery and energy. The results obtained are interesting vis-a-vis the performance of the processes considered as well as the robustness of the optimisation algorithm and show the great potential of the approach developed for the optimal design and operation of PSA processes

Les réactions de désorption associative, au cours desquelles une molécule désorbe d'une surface métallique, constituent une étape fondamentale dans le processus de catalyse hétérogène. La compréhension de ce mécanisme élémentaire peut donc apporter de précieuses informations dynamiques et cinétiques sur les réactions entre une molécule et une surface. Au cours de ce travail de thèse, nous avons à la fois utilisé les calculs de dynamique classique et les approches statistiques basées sur la théorie de l'état de transition, pour étudier la dynamique des réactions de désorption associative. Nous nous sommes principalement intéréssés à la descriptions d'états des molécules lorsqu'elles atteignent la phase gazeuse. Pour des processus à barrière retardée, tels que H2/Pt(111), les transferts d'énergie entre les mouvements de vibration, de rotation et de translation de la molécule sont très faibles dans le voie de sortie et ne perturbent pas sa distribution d'états entre l'état de transition et les produits. La théorie de l'état de transition fournit alors une description directe des distributrions d'états en phase gazeuse. A l'opposé, pour des réactions à barrière avancée, telles que H2/Cu(111), de forts transferts d'énergie ont lieu dans la voie de sortie. Il faut alors appliquer la méthode connue sou le nom d'"Approche statistico-dynamique". Cette méthode, reposant en partie sur la théorie de l'état de transition, prend en compte les tranferts d'énergie existant entre les mouvements de rotation et translation dans la vallée des produits et permet de décrire la distribution d'état rotationnels des molécules nouvellement formées. L'application des méthodes statistiques à ces deux types de processus nous a conduit à des distributions d'états en très bon accord à la fois avec les calculs de dynamique classique et avec les résultats expérimentaux.