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Pierre LE CLOIREC : Professeur, Responsable du Département Systèmes Énergétiques et Environnement École des Mines de Nantes
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Lire l’articleINTRODUCTION
Parmi les technologies utilisables en traitement d’air, les procédés mettant en jeu des phénomènes de transfert et d’interactions d’un composé présent dans une phase gazeuse avec une surface d’un matériau poreux sont largement utilisées. On les retrouve dans la purification des gaz et de l’air ainsi que des liquides. En effet, ces procédés d’adsorption permettent d’éliminer dans une phase gazeuse un grand nombre de molécules polluantes comme les composés organiques volatils (COV), les molécules odorantes ou encore les dioxines et les furannes. Leur mise en œuvre s’applique à de larges gammes de concentrations allant d’émissions à fortes teneurs (quelques grammes par mètre cube) à des ambiances hyperdiluées de quelques microgrammes par mètre cube. Le dimensionnement des installations s’effectue pour des débits d’air à traiter pouvant aller de quelques mètres cubes par heure jusqu’à 50 000 m3 · h−1 pour des systèmes modulaires.
La réglementation (arrêtés du 2 février 1998 et du 29 mai 2000), concernant les niveaux de rejets dans l’atmosphère, implique la mise en œuvre de technologies de traitement d’air fiables et performantes ce qui place les procédés par adsorption parmi les techniques attractives et opérationnelles dans un grand nombre d’applications industrielles. En effet, ils présentent des avantages certains en termes d’efficacité de traitement, de rusticité et de facilité de fonctionnement ce qui les rend particulièrement intéressants en traitement de l’air.
L’objectif de cette présentation spécifique est d’aborder les concepts et les technologies de l’adsorption en traitement de l’air. Ainsi les points suivants seront particulièrement développés :
-
les mécanismes de transfert gaz solide ;
-
les adsorbants les plus utilisés ;
-
les procédés d’adsorption en traitement d’air ;
-
la désorption et la régénération.
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- Version courante de oct. 2017 par Pierre LE CLOIREC
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1. Approche des mécanismes
Pour une approche plus complète, le lecteur pourra se reporter aux références [1] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [J 2 730].
1.1 Transfert gaz-solide
Le terme d’adsorption est utilisé pour décrire les phénomènes de transport du composé dans la phase gazeuse, de transfert dans la porosité et d’interaction avec le solide. La figure 1 illustre les différentes étapes du processus.
Les mécanismes mis en jeu dans ce processus peuvent être détaillés de la manière suivante :
1 – Transport de la molécule de la phase gazeuse vers le solide ;
2 – Accumulation dans la couche limite ;
3 – Diffusion dans le volume poreux du matériau ;
4 – Adsorption en surface. Cette réaction est exothermique et provoque donc un dégagement de chaleur. On rencontre soit une inter-action de faible énergie (liaison de Van der Waals) appelée physisorption, soit une liaison de type covalente (chimisorption) ;
5 – Diffusion en surface ;
6 – Conduction thermique au travers du solide ;
7 – Convection thermique dans la phase gazeuse.
Lorsque les concentrations dans le matériau et dans le fluide sont constantes, on dit qu’il existe un équilibre entre les phases.
HAUT DE PAGE1.2 Quelques équations d’équilibre
Le transfert fluide solide a été largement abordé. On pourra se reporter, par exemple à l’article [J 2 730] Adsorption. Considérations théoriques. Nous présentons ici quelques équations d’équilibre et quelques données adsorption de polluants présents dans l’air.
-
Le modèle d’équilibre de Langmuir prend en compte un équilibre entre la surface et un polluant dans la phase gazeuse :
![]()
avec :
- Ce :
- concentration dans la phase gazeuse à l’équilibre (mg · m−3)
...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - LE CLOIREC (P.) - Les composés organiques volatils (COV) dans l’environnement - . 734 p. Tec & Doc Lavoisier Paris ISBN 2-7430-0232-8 (1998).
-
(2) - BICOCCHI (S.) - Les polluants et les techniques d’épuration des fumées - . 188 p. Tec & Doc Lavoisier Paris ISBN 2-7430-0268-9 (1998).
-
(3) - POPESCOU (M.), BLANCHARD (J.M.), CARRÉ (J.) - Analyse et traitement physico-chimique des rejets atmosphériques industriels - . 854 p. Tec & Doc Lavoisier Paris ISBN 2-7430-0247-6 (1998).
-
(4) - YOUNG (D.M.), CROWELL (A.D.) - Physical adsorption of gases - . 426 p. Butterworths London UK (1962).
-
(5) - BRUNAUER (S.), DEMING (L.S.), DEMING (N.S.), TELLER (E.) - * - J. Am. Chem. Soc., Vol. 62, 1723 (1940).
-
(6) - RUTHVEN (D.M.) - Principles of adsorption and adsorption processes - ....
Arrêté du 2 février 1998, Journal officiel du 3 mars 1998, relatif aux prélèvements et à la consommation d’eau ainsi qu’aux émissions de toute nature des installations classées pour la protection de l’environnement soumise à autorisation.
Arrêté du 29 mai 2000, Journal officiel du 13 août 2000 portant modification de l’arrêté du 2 février 1998, Journal officiel du 3 mars 1998, relatif aux prélèvements et à la consommation d’eau ainsi qu’aux émissions de toute nature des installations classées pour la protection de l’environnement soumise à autorisation.
HAUT DE PAGE
Cette liste n’est pas exhaustive.
Actitex :
Carbone Industrie :
http://www.messier-bugatti.com/carb-ind/cadre1.htm
Céca :
Chemviron Carbon :
http://www.chemvironcarbon.com
Degussa France :
Dow France :
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