Détermination des chaleurs d’adsorption de COV dans des conditions dynamiques par application de méthodes non calorimétriques

Abstract

La présente étude vise à évaluer les propriétés adsorbants d’une argile marocaine de type bentonite, comparé à un oxyde métallique commercial de type SiO2, vis à vis d’un composé organique volatil de type o-xylène. Pour ceci nous avons développé, en se basant sur le traitement quantitatif des spectres infrarouges enregistrés dans des conditions dynamiques (sous flux gazeux à la pression atmosphérique), une méthode permettant la détermination des capacités totales d’adsorption, et cela à partir des courbes de percées et de la quantification des quantités réversiblement désorbées et celles irréversiblement désorbées. Les résultats obtenus montrent que la silice adsorbe une quantité plus grande, par rapport à la bentonite (1298 μmol/g et 831 μmol/g respectivement) à T=300 K. La majeur fraction de l’o-xylène adsorbée à température ambiante (>80%) se désorbe d’une manière réversible à la température de l’adsorption, alors que la partie plus fortement adsorbée nécessite un traitement thermique selon la procédure connue sous le nom de la désorption à température programmée (DTP). Les courbes de percées mesurées pour les différentes concentrations d’o-xylène, ont permis la détermination des isothermes d’adsorption. Ces derniers ont été confrontés avec les modèles d’adsorption les plus connus. La confrontation des résultats expérimentaux et théoriques montrent que les isothermes d’adsorption de l’o-xylène sont bien représentées avec les modèles de Langmuir, Freundlich et Temkin, dans les conditions d’étude. Ceci a permis d’avoir accès aux valeurs de monocouches. D’autre part, les chaleurs d’adsorption mis en jeu lors de l’adsorption de l’o-xylène sur les différents adsorbants étudiés, ont été déterminées par différentes méthodes non calorimétrique: isostérique, DTP et l’équilibre d’adsorption à température programmée (TPAE). Les valeurs obtenues par la méthode isostérique à différentes taux de recouvrement sont situées entre 41 et 50 kJ/mol. Les valeurs de la chaleur d’adsorption obtenues par la méthode DTP ont conduit à des valeurs d’énergie apparentes de désorption situées entre 74 et 77 kJ/mol, plus élevées à celles déterminées par la méthode isostérique. L’application de la méthode TPAE par comparaison entre les données expérimentales et les modèles théoriques a conduit à des valeurs de chaleur d’adsorption de l’ordre de 61 kJ/mol. Il apparait ainsi que l’application des méthodes non calorimétrique pourraient être utilisés alternativement pour la détermination des chaleurs d’adsorption, compte tenu de l’intérêt pratique en relation avec l’application pour le traitement des compose organique volatils (COVs) à l’échelle industrielle.