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Biogas issued from the anaerobic digestion of organic materials is a renewable energy source that can replace natural gas in many applications. For a better energy recovery of biogas, this work focuses on the elimination of the volatile organic compounds of silicon (siloxanes) in biogas by the adsorption onto porous materials. Three commercial activated carbons (CA) were used for the adsorption of siloxanes. Their physicochemical properties are characterized by several techniques. Measurement of adsorption capacity of octamethylcyclotetrasiloxane (D4) revealed a CA that works better than the others. In presence of water vapor, the adsorption capacities of all AC can be reduced more or less depending on the degree of relative humidity and the presence of the hydrophilic sites on the surface of AC. Also, D4 adsorption capacity of samples with these specific sites is reduced after thermodesorption due to formation of nonvolatile species on the surface of AC. Tests with other siloxanes showed that the polymerization phenomenon occurred with different reactivity and mechanism, depending on the nature of the CA and siloxane. The polymerization is always more important for the CA which has more hydrophilic sites, thus leading to its lower regenerability, Le biogaz issu de la dégradation anaérobie de matières organiques peut remplacer le gaz naturel dans plusieurs applications. Pour une meilleure valorisation énergétique du biogaz, ce travail s’intéresse à l’élimination des composés organiques volatils du silicium (siloxanes) dans biogaz par l’adsorption sur des matériaux poreux. Trois charbons actifs (CA) commerciaux ont été utilisés pour l’adsorption des siloxanes. Leurs propriétés physicochimiques sont caractérisées par plusieurs techniques. Un CA montre excellent capacité d’adsorption d’octaméthylcyclotétrasiloxane (D4) ce qui est bien supérieur que l’autre. En présence de la vapeur, les capacités d’adsorption des CA peuvent être réduites plus ou moins fort dépendant de dégrée d’humidité relative et la présence des sites hydrophiles sur la surface de CA. Ainsi, la capacité des échantillons possédant ces sites spécifiques est réduite après la thermodésorption à cause de la formation des espèces non volatiles sur la surface de CA. Tests avec d’autres siloxanes ont montré que le phénomène de polymérisation s’est produit avec de réactivité et de mécanisme différent, dépendant de la nature du CA et de siloxane. La polymérisation est toujours plus importante pour le CA qui présent plus de sites hydrophiles, conduisant également à sa plus faible régénérabilité

This manuscript focuses on a comprehensive and durable treatment of polluted groundwater. The target contaminant, tetrachlorethylene, is a volatile organic compound. The first step in the treatment is the separation of contaminants. It was carried out by adsorption on activated carbons in a fixed bed column. The results obtained in the laboratory on the adsorption capacity and kinetics have shown the efficiency of this process. A mathematic model represented properly the various operating conditions corresponding to those used in the industry. This model has been validated by a pre-industrial pilot installed onsite and operating in real conditions. Management of spent activated carbons was studied. The thermal regeneration was chosen because it has the interest to restore the adsorption capacity of adsorbents and to collect the pollutants in a liquid phase. Although preferable to the production of activated carbons, it could still be economically more competitive and more sustainable by performing the heat treatment by solar means. It has been shown that the regeneration rate is the same for the solar and classical regenerations. It is therefore possible, in the case of tetrachlorethylene, to replace a fossil energy source by the sun.The distillate solution obtained during the regeneration can be mineralized by heterogeneous photocatalysis. This operation was carried out in the laboratory with a lamp reproducing the solar spectrum. The feasibility of solar photocatalysis on the final residue of the water treatment has been shown., Ce manuscrit s’intéresse à une filière globale et durable de dépollution des eaux souterraines. Le polluant cible, le tétrachloroéthylène, est un composé organique volatil. La première étape de cette filière est la séparation du contaminant de l’eau. Elle a été réalisée par adsorption sur charbons actifs dans une colonne en lit fixe. Les résultats obtenus en laboratoire sur les capacités et les cinétiques d’adsorption ont permis de montrer l’efficacité de ce procédé. Un modèle issu de ces expériences a représenté correctement des conditions opératoires variées correspondant à celles utilisées dans l’industrie. Ce modèle a été validé par un pilote préindustriel installé sur site et fonctionnant en conditions réelles. La gestion des charbons actifs chargés en polluant a été étudiée. La régénération thermique a été privilégiée. Cette opération présente l’intérêt de rétablir les capacités d’adsorption des carbones activés et de récupérer les polluants en phase liquide. Bien que préférable à la production d’adsorbants, elle pourrait encore être plus durable et compétitive économiquement en effectuant le traitement thermique par voie solaire. Il a été montré que le taux de régénération est le même pour les régénérations solaire et classique. Il est donc possible, dans le cas du tétrachloroéthylène, de remplacer une source d’énergie fossile par le soleil. La solution de distillat obtenue lors de la régénération peut être minéralisée par photocatalyse hétérogène. Cette opération a été réalisée en laboratoire avec une lampe reproduisant le spectre solaire. La faisabilité de la photocatalyse solaire sur le résidu issu de cette filière de dépollution a ainsi été montrée.

This thesis describes the preparation, the characterisation and the performances in terms of hydrogen storage capacity of activated carbons designed for such application. The objective was to develop materials that might be able to meet or approach the storage capacity targeted by the US Department of Energy for 2015, i.e. 5.5 wt. % with respect to the whole storage system. With this aim in view, the researches reported here focused on: (1) investigation and understanding of experimental conditions for preparing such adsorbents; (2) optimization of their porous texture for hydrogen storage; (3) correlations between hydrogen storage capacity and textural parameters (surface area, pore volumes and pore size distributions); (4) investigation of materials doping by nitrogen and metal nanoparticles. Storage capacities of 6.6 % in weight with respect to adsorbent at 77K and 4 MPa on one hand, and of 1 wt. % at 298K and 20 MPa on the other hand, were obtained in the present thesis, among the highest reported so far in the open literature, Cette thèse présente la préparation, la caractérisation et l'évaluation en termes de capacité de stockage d'hydrogène de charbons actifs optimisés pour cette application. L'objectif était de développer des matériaux qui puissent atteindre ou approcher la capacité de stockage visée par le Département Américain à l'Énergie pour 2015, soit 5.5 % en masse du système de stockage. Dans ce but, les recherches rapportées ici se sont focalisées sur : (1) l'étude et la compréhension des conditions expérimentales de préparation de ces adsorbants ; (2) l'optimisation de leur texture poreuse pour le stockage d'hydrogène ; (3) l'étude des corrélations entre capacité de stockage d'hydrogène et paramètres texturaux (aire spécifique, volumes poreux et distributions de tailles de pores) ; (4) l'étude du dopage des matériaux par de l'azote et des nanoparticules métalliques. Des capacités de stockage égales à 6.6 % en masse de l'adsorbant à 77K et 4 MPa d'une part, et de 1.0 % massique à 298K et 20 MPa d'autre part, ont été obtenues dans ce travail, parmi les plus élevées qui aient été rapportées dans la littérature

Our studies have focused on the development of a simple photoreactor hand-made from polymer wastes and recover the coconut shell waste tuning them into activated carbon for the treatment of wastewater. The first part of our study, the photoreactor allowed for the photodegradation of Diuron (abundant in herbicides used in agriculture), under artificial (UV lamp) and natural (sunlight) irradiation. The tests were conducted on two commercial supported catalysts (the Quartzel for Saint-Gobain Quartz and cellulosic support for Ahlstrom). The photodegradation of Diuron kinetics follows a pseudo-first order. The cellulosic support is suitable of our photoreactor even if the Quartzel is more efficient than the cellulosic support. The photodégradation under both two irradiation sources is the same. In order to recover the waste agricultural on Côte d'Ivoire (mainly final waste coconut shell), active carbons were prepared from them by physical activation. We have developed a method that takes into account the cost factor and product performance. Tests of physical and chemical characterizations were performed. Our coal "optimized" has a specific surface of 750 m² per gram about is essentially microporous and contains features acids and bases on its surface. Kinetic studies of adsorption of Diuron showed that the optimized coal has a good affinity with the probe molecule. We have in the last part of our study combined the two processes (photocatalysis followed by adsorption on activated carbon). Preliminary studies on the photo-reactors were carried out. These tests have allowed us to establish the experimental protocol used, which was to make the photodegradation for 90 minutes and then pass the solution through a cartridge of activated carbon prepared by ourselves. A comparative study of three methods was performed and we observed the benefits of coupling TiO2/CA. We could eliminate 10 % of Diuron, and by-products of photodegradation of Diuron remained on the solution. Also technically we can do the process by the day by Photocatalysis and by night by adsorption, Nos études ont portés sur la mise au point d'un photoréacteur simple fabriqué à partir des chutes de polymères et de valoriser les déchets de coques de noix de coco en les transformant en charbons actif, pour le traitement des eaux usées. Dans première phase de notre étude, le photoréacteur a permis d'effectuer la photodégradation du Diuron (abondant dans les herbicides utilisés en agriculture), sous irradiation artificielle (lampe à UV) et naturelle (rayons solaires). Les tests ont été effectués sur deux catalyseurs commerciaux supportés (la Quartzel de Saint Gobain-quartz et le papier cellulosique d'Alsthom). La photodégradation du Diuron suit une cinétique de pseudo-ordre un. Dans le souci de valoriser les déchets agricoles de la Côte d'Ivoire (principalement les déchets ultimes de coco), des charbons actifs ont été préparés à partir de ceux-ci par activation physique. Nous avons développé une méthode qui tient compte du facteur coût et performance du produit. Des tests de caractérisations chimiques et physiques ont été effectués. Notre charbon "optimisé" a une surface spécifique de 750 m² par gramme environ, est essentiellement microporeux et contient des fonctions acides et bases à sa surface. Les études cinétiques d'adsorption du Diuron ont montré que ce charbon optimisé a une bonne affinité avec cette molécule sonde. Nous avons dans la dernière partie de notre étude combinée les deux procédés (Photocatalyse et adsorption sur charbon actif). Des études préliminaires ont été effectuées Ces tests nous ont permis de mettre en place le protocole expérimental utilisé, qui consistait à faire de la photodégradation pendant 90 minutes environ et ensuite de faire passer la solution sur une cartouche de charbon actif préparé par nous même. Une étude comparative des trois procédés a été effectuée et nous avons observé des avantages liés au couplage TiO2/CA. Nous avons pu éliminer les derniers pourcentages de Diuron et des éventuels sous-produits de la photodégradation du Diuron. De plus techniquement nous pouvons réaliser un procédé de photocatalyse le jour et d?adsorption la nuit

Our studies have focused on the development of a simple photoreactor hand-made from polymer wastes and recover the coconut shell waste tuning them into activated carbon for the treatment of wastewater. The first part of our study, the photoreactor allowed for the photodegradation of Diuron (abundant in herbicides used in agriculture), under artificial (UV lamp) and natural (sunlight) irradiation. The tests were conducted on two commercial supported catalysts (the Quartzel for Saint-Gobain Quartz and cellulosic support for Ahlstrom). The photodegradation of Diuron kinetics follows a pseudo-first order. The cellulosic support is suitable of our photoreactor even if the Quartzel is more efficient than the cellulosic support. The photodégradation under both two irradiation sources is the same. In order to recover the waste agricultural on Côte d'Ivoire (mainly final waste coconut shell), active carbons were prepared from them by physical activation. We have developed a method that takes into account the cost factor and product performance. Tests of physical and chemical characterizations were performed. Our coal "optimized" has a specific surface of 750 m² per gram about is essentially microporous and contains features acids and bases on its surface. Kinetic studies of adsorption of Diuron showed that the optimized coal has a good affinity with the probe molecule. We have in the last part of our study combined the two processes (photocatalysis followed by adsorption on activated carbon). Preliminary studies on the photo-reactors were carried out. These tests have allowed us to establish the experimental protocol used, which was to make the photodegradation for 90 minutes and then pass the solution through a cartridge of activated carbon prepared by ourselves. A comparative study of three methods was performed and we observed the benefits of coupling TiO2/CA. We could eliminate 10 % of Diuron, and by-products of photodegradation of Diuron remained on the solution. Also technically we can do the process by the day by Photocatalysis and by night by adsorption, Nos études ont portés sur la mise au point d'un photoréacteur simple fabriqué à partir des chutes de polymères et de valoriser les déchets de coques de noix de coco en les transformant en charbons actif, pour le traitement des eaux usées. Dans première phase de notre étude, le photoréacteur a permis d'effectuer la photodégradation du Diuron (abondant dans les herbicides utilisés en agriculture), sous irradiation artificielle (lampe à UV) et naturelle (rayons solaires). Les tests ont été effectués sur deux catalyseurs commerciaux supportés (la Quartzel de Saint Gobain-quartz et le papier cellulosique d'Alsthom). La photodégradation du Diuron suit une cinétique de pseudo-ordre un. Dans le souci de valoriser les déchets agricoles de la Côte d'Ivoire (principalement les déchets ultimes de coco), des charbons actifs ont été préparés à partir de ceux-ci par activation physique. Nous avons développé une méthode qui tient compte du facteur coût et performance du produit. Des tests de caractérisations chimiques et physiques ont été effectués. Notre charbon "optimisé" a une surface spécifique de 750 m² par gramme environ, est essentiellement microporeux et contient des fonctions acides et bases à sa surface. Les études cinétiques d'adsorption du Diuron ont montré que ce charbon optimisé a une bonne affinité avec cette molécule sonde. Nous avons dans la dernière partie de notre étude combinée les deux procédés (Photocatalyse et adsorption sur charbon actif). Des études préliminaires ont été effectuées Ces tests nous ont permis de mettre en place le protocole expérimental utilisé, qui consistait à faire de la photodégradation pendant 90 minutes environ et ensuite de faire passer la solution sur une cartouche de charbon actif préparé par nous même. Une étude comparative des trois procédés a été effectuée et nous avons observé des avantages liés au couplage TiO2/CA. Nous avons pu éliminer les derniers pourcentages de Diuron et des éventuels sous-produits de la photodégradation du Diuron. De plus techniquement nous pouvons réaliser un procédé de photocatalyse le jour et d?adsorption la nuit

Our researches were about the elimination of diuron in aqueous solution. It is concerned the degradation exclusively by the TiO2 under artificial and solar irradiation, either by adsorption on the activated carbon prepared from coconut shells.The influence of the catalyst concentration, pollutant mass and inorganic ions in solution (as well nitrate, ammonium and sulphate) has been studied. We brought to the fore that the disappearance of diuron followed the model of Langmuir-Hinshelwood like many other pollutants. The presence of ions has little influence on the photocatalytic activity of catalyst. The use of catalyst and especially re-use supported catalyst on cellulose materials under solar irradiation without loss of photocatalytic activity made it possible to show that the process is applicable industrially.With the aim of develop the natural resources of the ivory Coast some activated carbons have been prepared from coconut shells according two methods of activation. These materials developed a good porosity of meso and micro porosity. Specific surfaces are comprised between 200 and 1300 m2.g-1. These surfaces are important and tests of Boehm showed that all these carbons contain many surface functions. These functions are mainly lactone and carboxylic acid. The kinetic studies of the diuron revealed that these carbons showed a good affinity with pollutant. However the activated carbons have a better diffusion physically in relation to those gotten by the chemical method. We showed that these two techniques of water treatment are especially the best methods peasants in way of the Third World countries, Nos recherches ont porté sur l'élimination du diuron en solution aqueuse, soit par photocatalyse sous irradiation artificielle et solaire avec le TiO2, soit par adsorption sur le charbon actif préparé à partir de coques de noix de coco.L'influence de certains paramètres tels que la masse du catalyseur, la masse du polluant en solution ainsi que la présence des ions nitrate, ammonium et sulfate a été étudiée. Nous avons mis en évidence que la disparition du diuron suivait le modèle de Langmuir Hinshelwood observé pour de nombreux polluants. La présence d'ions en général influence peu l'activité photocatalytique du catalyseur. L'utilisation et surtout la réutilisation de catalyseur supporté sur matériaux cellulosiques sous irradiation solaire sans perte d'activité photocatalytique a permis de montrer que le procédé est applicable industriellement. Dans le souci de valoriser les ressources naturelles de la Côte d'Ivoire, des charbons actifs ont été préparés à partir de coques de noix de coco suivant les deux modes d'activation. Ces matériaux ont développé une bonne porosité de mélange de méso et de micro porosité. Les surfaces spécifiques obtenues sont comprises entre 200 m2/g et 1300 m2/g. Ces surfaces sont importantes et les tests de Boehm ont montré que tous ces charbons contiennent de nombreuses fonctions de surfaces majoritairement des fonctions lactone et acide carboxylique. Les études cinétiques du diuron faites ont révélé que ces charbons ont montré une bonne affinité avec polluant. Cependant les charbons activés physiquement ont une meilleure diffusion par rapport à ceux obtenus par la méthode chimique. Nous avons montré que ces deux techniques de traitement des eaux sont les meilleures méthodes surtout pour les pays en voie de développement situés pour la plupart sous les tropiques où il y a du soleil pratiquement toute l'année

Our researches were about the elimination of diuron in aqueous solution. It is concerned the degradation exclusively by the TiO2 under artificial and solar irradiation, either by adsorption on the activated carbon prepared from coconut shells.The influence of the catalyst concentration, pollutant mass and inorganic ions in solution (as well nitrate, ammonium and sulphate) has been studied. We brought to the fore that the disappearance of diuron followed the model of Langmuir-Hinshelwood like many other pollutants. The presence of ions has little influence on the photocatalytic activity of catalyst. The use of catalyst and especially re-use supported catalyst on cellulose materials under solar irradiation without loss of photocatalytic activity made it possible to show that the process is applicable industrially.With the aim of develop the natural resources of the ivory Coast some activated carbons have been prepared from coconut shells according two methods of activation. These materials developed a good porosity of meso and micro porosity. Specific surfaces are comprised between 200 and 1300 m2.g-1. These surfaces are important and tests of Boehm showed that all these carbons contain many surface functions. These functions are mainly lactone and carboxylic acid. The kinetic studies of the diuron revealed that these carbons showed a good affinity with pollutant. However the activated carbons have a better diffusion physically in relation to those gotten by the chemical method. We showed that these two techniques of water treatment are especially the best methods peasants in way of the Third World countries, Nos recherches ont porté sur l'élimination du diuron en solution aqueuse, soit par photocatalyse sous irradiation artificielle et solaire avec le TiO2, soit par adsorption sur le charbon actif préparé à partir de coques de noix de coco.L'influence de certains paramètres tels que la masse du catalyseur, la masse du polluant en solution ainsi que la présence des ions nitrate, ammonium et sulfate a été étudiée. Nous avons mis en évidence que la disparition du diuron suivait le modèle de Langmuir Hinshelwood observé pour de nombreux polluants. La présence d'ions en général influence peu l'activité photocatalytique du catalyseur. L'utilisation et surtout la réutilisation de catalyseur supporté sur matériaux cellulosiques sous irradiation solaire sans perte d'activité photocatalytique a permis de montrer que le procédé est applicable industriellement. Dans le souci de valoriser les ressources naturelles de la Côte d'Ivoire, des charbons actifs ont été préparés à partir de coques de noix de coco suivant les deux modes d'activation. Ces matériaux ont développé une bonne porosité de mélange de méso et de micro porosité. Les surfaces spécifiques obtenues sont comprises entre 200 m2/g et 1300 m2/g. Ces surfaces sont importantes et les tests de Boehm ont montré que tous ces charbons contiennent de nombreuses fonctions de surfaces majoritairement des fonctions lactone et acide carboxylique. Les études cinétiques du diuron faites ont révélé que ces charbons ont montré une bonne affinité avec polluant. Cependant les charbons activés physiquement ont une meilleure diffusion par rapport à ceux obtenus par la méthode chimique. Nous avons montré que ces deux techniques de traitement des eaux sont les meilleures méthodes surtout pour les pays en voie de développement situés pour la plupart sous les tropiques où il y a du soleil pratiquement toute l'année

Not available, Ce travail de thèse est consacré à la caractérisation de surface de différents adsorbants carbonés ainsi qu'à l'étude des équilibres et cinétiques d'adsorption en phase gazeuse d'eau et de méthanol en mode statique et en mode dynamique. Une technique de chromatographie en phase inverse a été mise en oeuvre pour étudier les propriétés de surface des matériaux issus des mélanges brai/polyacrylonitrile. Les isothermes d'edsorption des vapeurs d'eau et de méthanol ont été obtenues par une méthode gravimétrique. Nous avons montré que la texture poreuse et la chimie de surface des matériaux (charbons actifs, fibres) ont un rôle prépondérant sur les mécanismes d'adsorption des sondes étudiées mais également sur les cinétiques d'adsorption (déterminées par application du modèle LDF).

Non disponible / Not available, Ce mémoire est consacré à l'étude du comportement en adsorption de Composés Organiques Volatils (COVs) en présence ou non d'humidité relative sur différents charbons actifs.Le but de ce travail, qui s'inscrit dans un cadre de recherches à finalités appliquées, est destiné à piéger les CVOs sur colonne de charbon actif mais aussi de les séparer afin de pouvoir les récupérer purs, soit en adsorption, soit en désorption. Pour ce faire, quatre COVs ont été sélectionnés : Méthanol, Dichlorométhane, Méthyléthylcétone et 1,2 Dichloroéthane.

Not available, Le contexte général de ce travail, réalisé dans le cadre du GDR européen "Adsorbants Carbonés et Environnement", est l'étude fondamentale du rôle joué par certaines caractéristiques physico-chimiques des charbons actifs sur leurs propriétés adsorbantes vis à vis de composés organiques volatils (COV). L'adsorption sélective pour des couples de COV, de propriétés physico-chimiques très proches a été plus particulièrement étudiée. Dans ce cas, la sélectivité est contrôlée aussi bien par les effets de diffusion rencontrés lors du transfert de matière. Dans un premier temps, nous avons étudié hétérogénéité énergétique de la surface des solides carbonés par chromatographie en phase inverse à dilution infinie et par adsorption d'argon basse pression. Les deux méthodes permettent de mettre en évidence que les énergies d'adsorption des micropores sont très différentes entre les deux classes de charbons essentiellement microporeux. Mais, il est encore difficile de préciser la nature et la localisation des centres primaires dans le réseau poreux. L'étude des isothermes et des cinétiques d'adsorption des alcools a conduit également à différencier les mécanismes d'adsorption entre les deux classes de charbons actifs

Not available, Le charbon actif est un matériau dont la surface présente d'intéressantes propriétés catalytiques et électrochimiques ainsi qu'une très grande surface spécifique (1000m²/g). Il est ainsi fréquemment utilisé pour le stockage d'énergie électrique par adsorption d'espèces chargées à sa surface. On peut également imaginer l'utilisation de ce matériau pour la mise en œuvre de conversion de matière par processus faradique. Sur l'exemple de l'oxydation anodique de sulfite et de bisulfite en sulfate, ce travail a pour objectif la détermination des performances du charbon actif en tant que matériau d'électrode, en tentant de mieux comprendre l'interaction des phénomènes capacitifs et faradiques mis en jeu lors d'opérations électrochimiques sur une telle surface. L’oxydation est mise en œuvre à la surface d'un lit fixe de particules de charbon actif, d'un volume de l'ordre de 170 cm³. En premier lieu, l'oxydation de sulfite à la surface d'un lit de charbon actif a été étudiée en faisant varier les principaux paramètres opératoires (concentration, potentiel, pH de la solution). L’oxydation est contrôlée par la cinétique réactionnelle à l'électrode et par le transfert interne de matière dans les pores du matériau carboné. L’importance du pré-traitement du charbon par précharge dans l'efficacité de l'oxydation a suscité des études approfondies: l'utilisation de plusieurs techniques électrochimiques (échelon de potentiel, voltamétrie, mesures d'impédance) a permis de mieux comprendre ce qui se passe à la surface du charbon et d'en déduire des paramètres cinétiques