Contribution à l'étude de l'adsorption sur charbon actif d'un mélange gazeux de composés organiques volatils (C. O. V. )
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Abstract EN:
Adsorption equilibria of toluen, methyl-ethyl-ketone and isopropanol on activated carbon were investigated. Experimental isotherms were determined by the volumetric method. First single-component adsorption isotherms were obtained at four different temperatures when the air to be treated contained only one of these V. O. C. Then isotherms at 303 K were obtained when the air to be treated contained two of these V. O. C. The frequently used Toth model fits single-component adsorption data with good accuracy. The Toth equation parameters are described by temperature dependant expressions. The isosteric heat of adsorption of each component was derived from the four temperatures single-component isotherms. During binary mixtures experimental study the influence of mass of adsorbent and initial composition were investigated. According to an analysis of the variance of the system, a new representation of adsorption isotherms was proposed. Isotherms were thus represented by surfaces by plotting adsorbed amount versus the two VOC gaseous molar fractions. Binary mixtures adsorption isotherms were calculated using the Adsorbed Solution Theory. Three models were considered to describe activity coefficients of the adsorbed phase. The Spreading Pressure Dependant model which includes spreading pressure dependence through isosteric heats of adsorption does not fit experimental data very well. The UNIQUAC and NRTL vapour-liquid equilibrium models fit experimental data with much better accuracy. Especially NRTL because of its higher number of adjustable parameters.
Abstract FR:
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.