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Ce travail de thèse est consacré à la réalisation et à la prédiction des données d’adsorption physique sous pression sur différents adsorbants carbonés poreux comme les charbons actifs ou les tamis moléculaires carbonés. Le choix de ces adsorbants tient compte de la nécessité de disposer d’échantilons microporeux suffisamment différenciés. Ce travail a été réalisé dans le but d’apporter une contribution à la compréhension des mécanismes d’adsorption en corps pur et en mélanges dans des conditions hautement non- idéales et pour des matériaux hétérogènes en prenant essentiellement en compte les paramètres de la texture poreuse et les paramètres del’adsorbat en phase gazeuse et en phase adsorbée. Cette démarche nous permet en suite d’étudier le degré del’hétérogénéité structurale des adsorbants carbonés. Un appareillage volumétrique en mode statique a été mis au point dans le but de collecter des mesuresd’adsorptionencorps purs. Une étude rigoureuse des incertitudes sur cet appareillage a permis la quantification des erreurs sur chaque paramètre expérimental afin d’estimer l’erreur totale sur la masse adsorbée. Une étude comparative avec un autre appareillage gravimétrique en mode statique a permis de mettre en évidence les performances de nos outils de mesure dans ce travail. Les isothermes d’adsorption de l’azote,de l’argon, du méthane et del’oxygène à haute pression ont été obtenues sur cinq différents adsorbants carbonés. Les isothermes ont été collectées à différentes températures permettant la détermination des chaleurs isostériques par application de l’équationde Clausius-Clapeyron. Les résultats obtenus sont en parfait accord avec les résultats de caractérisation. Nous avons ensuite proposé de confronterl’ensemble de ces mesures à notre modèle de thermodynamique statistique basé sur la notion d’équation intégrale d’adsorption. Nous avons proposé d’étudier l’influence du choix du potentiel d’énergie d’adsorption sur les performances du modèle en corps pur. Cette confrontation expérience théorie a permis d’extraire les paramètres de la fonction de distribution du volume des pores de chaque adsorbant ainsi que les paramètres relatifs au comportement de l’adsorbat en phase adsorbée. Nous proposons l’extension directe du modèle à l’étude des équilibres en mélanges sans détermination de paramètre supplémentaire. Enfin des mesures en mélanges binaires sur un appareillage en mode statique, couplant volumétrie et chromatographie, ont été réalisées pour étudier les performances de notre modèle. Nous proposons par analogie à l’étude des corps purs une analyse rigoureuse des incertitudes sur cet appareillage. L’ensemble de ce travaila permis de mettre en évidence les performances de notre modèle basé sur les caractéristiques structurales des adsorbants pour étudier les équilibres en corps purs et en mélanges, et cela dans de larges gammes de conditions non-idéales qui sont les conditions requises dans la plupart des applications industrielles (procèdes de séparation (PSA), stockage en phase adsorbée à haute pre sion du gaz naturel et de l’hydrogène,etc |
