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Auteur(s)
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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 :
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les mécanismes de transfert gaz solide ;
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les adsorbants les plus utilisés ;
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les procédés d’adsorption en traitement d’air ;
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la désorption et la régénération.
VERSIONS
- Version courante de oct. 2017 par Pierre LE CLOIREC
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2. Adsorbants mis en œuvre
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Charbons actifs
L’adsorbant le plus utilisé en traitement d’air est certainement le charbon actif que l’on utilise en grains, en bâtonnets extrudés ou, plus récemment, sous la forme de tissus ou de feutres [9] [11]. Quelques caractéristiques physico-chimiques de charbons actifs sont présentées dans le tableau 5 [18] [19].
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Zéolithes
L’unité de base d’une structure zéolitique est le tétraèdre TO4, dans lequel T est l’élément silicium (Si) ou aluminium (Al). La formule générale est Mx/n[(AlO2)x(SiO2)y] · m H2O, où M est un cation échangeable. Les zéolithes les plus communes sont :
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de type A avec comme formule brute :
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[Na12{Al12Si12O48} · 27 H2O]8 ;
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de type X et Y comme la faujasite :
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(Na2, Ca, Mg)29{Al58Si134O384} · 240 H2O.
Les tétraèdres sont arrangés sous la forme d’octaèdres tronqués (unité de sodalite ou cage β) ayant un diamètre d’environ 0,6 nm. Les structures des zéolithes de type A, X et Y sont générées par un assemblage de 4 ou 6 unités de sodalite pour former des cages de grands diamètres d’ouverture (cage α) et permettre la séquestration de molécules [12]. Les zéolithes sont utilisées comme desséchant de l’air. Dans le cas d’émissions chargées en polluants, des zéolithes désaluminées hydrophobes, dont le rapport Si/Al est important et compris entre 100 et 1 000, sont alors mises en œuvre. Le diamètre de cage est de 1,1 à 1,3 nm et leur ouverture est comprise entre 0,42 et 0,74 nm.
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Quelques autres adsorbants
Le silica gel est un acide silicique colloïdal partiellement déshydraté de composition chimique SiO2, n H2O. Il possède des surfaces spécifiques de 300 à 800 m2/g et des diamètres de pores de 2 à 14 nm. Il est largement utilisé pour la dessiccation de l’air.
L’alumine activée est...
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Adsorbants mis en œuvre
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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