Dissertations / Theses: 'Absorption chimique du CO2'

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Neveux, Thibaut. "Modélisation et optimisation des procédés de captage de CO2 par absorption chimique." Thesis, Université de Lorraine, 2013. http://www.theses.fr/2013LORR0266/document.

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Abstract:

Les procédés de captage de CO2 par absorption chimique engendrent une importante pénalité énergétique sur la production électrique des centrales à charbon, constituant un des principaux verrous technologiques au déploiement de la filière. L'objectif de cette thèse est de développer et valider une méthodologie à même d'évaluer précisément le potentiel d'un procédé de captage aux amines donné. La phénoménologie de l'absorption chimique a été étudiée en détail et représentée par des modèles à l'état de l'art. Le modèle e-UNIQUAC a été utilisé pour décrire les équilibres chimiques et de phases des solutions électrolytiques et les paramètres du modèle ont été régressés pour quatre solvants. Un modèle hors-équilibre a été utilisé pour représenter le transfert couplé de matière et de chaleur, accéléré par les réactions chimiques. Les modèles ont été validés avec succès sur des données expérimentales d'un pilote industriel et d'un pilote de laboratoire. L'influence des phénomènes sur les efficacités de séparation a été explicitée afin d'isoler les phénomènes les plus impactants. Une méthodologie a alors été proposée pour évaluer la pénalité énergétique, incluant les consommations thermiques et électriques, liée à l'installation d'un procédé de captage sur une centrale à charbon supercritique. Une méthode d'estimation du coût de l'électricité est proposée pour quantifier les dépenses opératoires et d'investissement d'un tel procédé. L'environnement de simulation et d'évaluation de procédés obtenu a ensuite été couplé à une méthode d'optimisation afin de déterminer les paramètres opératoires et les dimensions des équipements maximisant les performances énergétiques et économiques
CO2 capture processes by chemical absorption lead to a large energy penalty on efficiency of coal-fired power plants, establishing one of the main bottleneck to its industrial deployment. The objective of this thesis is the development and validation of a global methodology, allowing the precise evaluation of the potential of a given amine capture process. Characteristic phenomena of chemical absorption have been thoroughly studied and represented with state-of-the-art models. The e-UNIQUAC model has been used to describe vapor-liquid and chemical equilibria of electrolyte solutions and the model parameters have been identified for four solvents. A rate-based formulation has been adopted for the representation of chemically enhanced heat and mass transfer in columns. The absorption and stripping models have been successfully validated against experimental data from an industrial and a laboratory pilot plants. The influence of the numerous phenomena has been investigated in order to highlight the most limiting ones. A methodology has been proposed to evaluate the total energy penalty resulting from the implementation of a capture process on an advanced supercritical coal-fired power plant, including thermal and electric consumptions. Then, the simulation and process evaluation environments have been coupled with a non-linear optimization algorithm in order to find optimal operating and design parameters with respect to energetic and economic performances

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Hasib-ur-Rahman, Muhammad. "CO2 CAPTURE USING ALKANOLAMINE/ROOM-TEMPERATURE IONIC LIQUID BLENDS . Absorption, Regeneration, and Corrosion Aspects." Thesis, Université Laval, 2013. http://www.theses.ulaval.ca/2013/30062/30062.pdf.

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Abstract:

Le réchauffement climatique, résultant essentiellement des émissions anthropiques de dioxyde de carbone, demeure un sujet de grande préoccupation. Le captage et la séquestration du dioxyde de carbone est une solution viable permettant de prévoir une baisse des émissions de CO2 issues des importantes sources ponctuelles qui impliquent la combustion des carburants fossiles. Dans cette perspective, les systèmes aqueux d’alcanolamines offrent une solution prometteuse à court terme pour la capture du CO2 dans les installations de production d'électricité. Cependant, ces systèmes sont confrontés à divers accrocs opératoires tels que les limitations d’équilibre, les grandes quantités d’énergie requises pour la régénération, les pertes en solvant et la corrosion prononcée des installations, pour ne citer que ces quelques inconvénients. L’eau étant la principale cause de ces complications, une mesure à prendre pourrait être le remplacement de la phase aqueuse par un solvant plus stable. Les liquides ioniques à température ambiante, dotés d’une haute stabilité thermique et pratiquement non-volatils émergent en tant que candidats prometteurs. De plus, grâce à leur nature ajustable, ils peuvent être apprêtés conformément aux exigences du procédé. La substitution de la phase aqueuse dans les processus utilisant l’alcanolamine par les liquides ioniques à température ambiante ouvre une opportunité potentielle pour une capture efficace du CO2. Un aspect remarquable de ces systèmes serait la cristallisation du produit résultant de la capture du CO2 (c-à-d, le carbamate) au sein même du liquide ionique qui non seulement déjouerait les contraintes d’équilibre mais également pourvoirait une opportunité intéressante pour la séparation des produits. Étant donné le peu d’information disponible dans la littérature sur la viabilité des systèmes utilisant la combinaison d’amine et de liquide ionique, l’étude proposée ici a pour but d’apporter une meilleure compréhension sur l’efficacité à séparer le CO2 d’un mélange de type postcombustion à travers une approche plus systématique. À cet effet, des liquides ioniques à base d’imidazolium ([Cnmim][Tf2N], [Cnmim][BF4], [Cnmim][Otf]) ont été choisis. Deux alcanolamines, à savoir, le 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP) et le diéthanolamine (DEA) ont été examinées en détail afin d’explorer la capture du CO2 et les possibilités de régénération qu’offre un système amine-liquide ionique. Les résultats ont révélé l’intérêt de la combinaison DEA-liquide ionique étant donné que ce système pourrait aider à réduire de manière significative l’écart entre les températures d’absorption et de régénération, promettant ainsi une perspective attrayante en termes d’économie d’énergie. En outre, les liquides ioniques ont également été scrutés du point de vue de leur nature hydrophobe/hydrophile afin d’étudier le comportement corrosif du mélange amine-liquide ionique au contact d’échantillons d’acier au carbone. Bien que l’utilisation des liquides ioniques hydrophiles ait aidé à abaisser la vitesse de corrosion jusqu’à concurrence de 72%, l’emploi de liquides ioniques hydrophobes s’avère plus efficace, car annulant quasiment le phénomène de corrosion même dans un environnement riche en CO2. Dans le cas des mélanges immiscibles comme DEA-[hmim][Tf2N], une agitation continue s’avère nécessaire afin d’assurer une dispersion prolongée des gouttelettes d’amine émulsifiées au sein de liquides ioniques et ainsi atteindre une vitesse de capture optimale.
Global warming, largely resulting from anthropogenic emissions of carbon dioxide, continues to remain a matter of great concern. Carbon capture and storage (CCS) is a viable solution to ensure a prevised fall in CO2 emissions from large point sources involving fossil fuel combustion. In this context, aqueous alkanolamine systems offer a promising near-term solution for CO2 capture from power generation facilities. However, these face several operational hitches such as equilibrium limitations, high regeneration energy requirement, solvent loss, and soaring corrosion occurrence. The main culprit in this respect is water and, accordingly, one feasible practice may be the replacement of aqueous phase with some stable solvent. Room-temperature ionic liquids (RTILs), with high thermal stability and practically no volatility, are emerging as promising aspirants. Moreover, owing to the tunable nature of ionic liquids, RTIL phase can be adapted in accordance with the process requirements. Replacing aqueous phase with RTIL in case of alkanolamine based processes provided a potential opportunity for efficient CO2 capture. The most striking aspect of these schemes was the crystallization of CO2-captured product (carbamate) inside the RTIL phase that not only helped evade equilibrium constraints but also rendered a worthy opportunity of product separation. Since there is little information available in the literature about the viability of amine-RTIL systems, the proposed research was aimed at better understanding CO2 separation proficiency of these fluids through a more systematic approach. Imidazolium RTILs ([Cnmim][Tf2N], [Cnmim][BF4], [Cnmim][Otf]) were chosen for this purpose. Two alkanolamines, 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP) and diethanolamine (DEA) were examined in detail to explore CO2 capture and regeneration capabilities of amine-RTIL systems. The results revealed the superiority of DEA-RTIL combination as this scheme could help significantly narrow the gap between absorption and regeneration temperatures thus promising a sparkling prospect of attenuating energy needs. Furthermore, ionic liquids were scrutinized in reference to their hydrophobic/hydrophilic nature to study the corrosion behaviour of carbon steel in amine-RTIL media. Though hydrophilic ionic liquids helped decrease corrosion occurrence up to 72%, hydrophobic RTIL appeared to be the most effective in this regard, virtually negating the corrosion phenomenon under CO2 rich environment. In case of immiscible blends like DEA-[hmim][Tf2N], continual agitation appeared to be a necessity to ensure a prolonged dispersion of amine in the RTIL phase and, thereby, to attain an optimal capture rate.

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Boucif, Noureddine. "Modélisation et simulation de contacteurs membranaires pour les procédés d'absorption de gaz acides par solvant chimique." Thesis, Université de Lorraine, 2012. http://www.theses.fr/2012LORR0280/document.

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Abstract:

L'objectif primordial de cette thèse est la recherche de modèles mathématiques qui sont à mieux de décrire le processus d'absorption gaz-liquide dans un contacteur membranaire à fibres creuses poreuses ou denses. La configuration géométrique de ces contacteurs combinée à leur compacité, et de leur faible consommation d'énergie leur permet de se substituer progressivement aux procédés conventionnels tels les colonnes à garnissage et autres tours d'absorption. Notre but est d'étudier la performance de ces processus novateurs par l'élaboration de modèles mathématiques de plus en plus rigoureux. Pour cela, nous avons étudié plusieurs cas de figures où l'hydrodynamique d'écoulement des fluides, la nature du soluté et/ou du solvant ont été changées. Dans un premier temps, il n'a été tenu compte que de l'hydrodynamique du compartiment côté fibre pour deux types de processus d'absorption avec et sans réaction chimique. Par la suite, l'hydrodynamique d'écoulement des fluides dans le côté fibre comme côté calandre a été prise en considération. Des modèles ont été développés pour l'absorption classique de gaz carbonique dans des solutions de monoéthanolamine (liquide d'absorption de référence) où l'écoulement du fluide côté calandre est assimilé à un écoulement piston dans un premier cas, obéissant au modèle dit de surface libre "modèle de Happel" dans un deuxième cas, et enfin caractérisé par des équations de moments de Navier-Stokes dans un troisième cas. La comparaison des résultats numériques de ces modèles a montré que ceux du troisième cas de figure sont les plus proches des résultats d"essais expérimentaux
The overarching objective of this thesis is the research of mathematical models which are better to describe the process of gas-liquid absorption in a membrane contactor with porous or dense hollow fibers. The geometric configuration of these contactors, combined with their low energy consumption and their compactness, allows them to gradually replace conventional processes such as packing towers and absorption columns. Our goal is to study the performance of these innovative processes by developing more rigorous mathematical models. In this scope, we studied several cases where the hydrodynamics of fluid flow, the nature of the solute or solvent have been changed. First, only the hydrodynamics of the fibre side compartment has been taken into account for two types of an absorption process with and without chemical reaction. Subsequently, the hydrodynamics of fluid flow in both the fiber side as shell side were taken into consideration. Models have been developed for classical carbon dioxide absorption in monoéthanolamine solutions (liquid absorption of reference) where the flow fluid in the shell were is assumed to obey a plug-flow in a first case, described by the surface free model known as "Happel model" in a second case, and finally characterized by the momentum Navier-Stokes equations in a third case. The comparison of the numerically simulated results collected from the three models showed that those of the third case matched very closely with the laboratory experimental results

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Cheng, Hao. "Etude d'absorption chimique du dioxyde de carbone : transfert de masse en écoulement diphasique dans un minicanal et conception d'un nouvel absorbeur multicanaux." Electronic Thesis or Diss., Nantes Université, 2024. http://www.theses.fr/2024NANU4030.

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Abstract:

Les dispositifs à micro/mini-canaux suscitent un vif intérêt pour l'absorption chimique efficace du CO₂ dans le cadre du captage de CO2. Cette thèse de doctorat vise à caractériser et à étudier le processus de transfert de masse à travers l’écoulement diphasique accompagné de réactions chimiques dans les mini-canaux, ainsi qu'à concevoir et développer de nouveaux absorbeurs de CO₂ miniaturisés avec des structures optimisées vis-à-vis de leurs performances d'absorption. Tout d'abord, la dynamique des bulles dans un mini-canal droit en T a été observée par moyen optique, montrant que la réaction chimique supprime la fragmentation des bulles mais favorise leur rétrécissement. Ensuite, le champ de vitesse et le champ de concentration de CO₂ dans le liquide ont été déterminés respectivement par la PTV et la colorimétrie sensible au pH, permettant le développement d'un modèle de transfert de masse de cellule unitaire modifié, intégrant les effets de la recirculation du flux et de la réaction chimique. En outre, une structure de chicane en spirale a été intégrée dans le mini-canal, d’où une amélioration significative du transfert de masse avec une faible augmentation des pertes de charge. Enfin, sur la base de cette stratégie d'intensification, une conception innovante d'absorbeur de CO₂ multicanaux intégrés, caractérisée par des unités parallèles de minicanaux croisés en double hélice conjuguée (Codohec), a été proposée. Un module à l'échelle du laboratoire de cette conception a été réalisé et ses performances d'absorption ont été évaluées de manière exhaustive, mettant en évidence divers avantages tels qu'un coefficient de transfert de masse élevé, une consommation d'énergie acceptable, un taux d'élimination élevé et une grande capacité de traitement du CO₂. Les résultats de cette thèse pourraient fournir de nouvelles perspectives sur les mécanismes de transport sousjacents du transfert de masse gaz-liquide accompagné de réactions chimiques et contribuer à la conception et à l'optimisation d'absorbeurs de CO₂ miniaturisés hautement efficaces pour des applications industrielles
Micro/minichannel devices show great interests for their potential in efficient CO2 chemical absorption in the context of the carbon capture. This PhD these aims to characterize and investigate the transport mechanisms involved in chemical reactionaccompanied two-phase mass transfer in minichannel, and to design and develop novel miniaturized CO2 absorbers featuring intensified structures and optimized absorption performances. Firstly, bubble dynamics within a T-junction straight minichannel were optically observed, showing that the chemical reaction tends to suppress bubble breakup while promoting its shrinkage. Then, the velocity field and CO2 concentration field in the liquid slug were determined using PTV and pH-sensitive colorimetry, respectively, permitting the development of a modified unit-cell mass transfer model that incorporates the effects of flow recirculation and chemical reaction. Further enhancement was achieved by embedding a spiral distributed baffle structure into the minichannel, leading to a significant increase in mass transfer coefficient with only a minor rise in pressure drop. Finally, building on this intensification measure, a novel design for an integrated multichannel CO2 absorber was proposed, featuring paralleling units of conjugated double-helix cross minichannels (Codohec). A lab-scale module of this design was realized, and its absorption performance was comprehensively evaluated, highlighting various advantages including a high mass transfer coefficient, acceptable energy consumption, high remove rate, and large CO2 treatment capacity. These findings may provide new insights into the underlying transport mechanisms of chemical reaction-accompanied gas-liquid mass transfer and contribute to the design and optimization of highly efficient miniaturized CO2 absorbers for industry applications

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Lacroix, Olivier. "CO2 Capture using immobilized carbonic anhydrase in Robinson-Mahoney basket and packed absorption column reactors." Thesis, Université Laval, 2008. http://www.theses.ulaval.ca/2008/25183/25183.pdf.

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Servia, Alberto. "Étude cinétique des phénomènes d'activation pour l'absorption de CO2 par des mélanges d'amines." Thesis, Université de Lorraine, 2013. http://www.theses.fr/2013LORR0071.

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Abstract:

Cette thèse s'inscrit dans les problématiques liées au captage de CO2 en postcombustion et au traitement du gaz naturel. Une méthodologie a été développée dans le cadre de cette thèse afin de comprendre la cinétique d'absorption de CO2 par des solutions aqueuses de mélange d'amines. Cette méthodologie comporte l'acquisition de données expérimentales à travers un outil expérimental de type film tombant, ainsi que l'exploitation de ces données via un modèle couplant l'ensemble des phénomènes physico-chimiques mis en oeuvre au sein du réacteur. Cette méthodologie a dans un premier temps été appliquée à l'étude du système CO2-pipérazine, pour lequel l'extrapolation de la cinétique chimique de la littérature a été validée dans des gammes étendues de températures, concentrations d'amines et de taux de charge en CO2 (ratio entre le nombre de mol CO2 et le nombre de mol d'amine en solution). La cinétique d'absorption du CO2 dans le mélange complexe N-méthyldiéthanolamine-pipérazine, a ensuite été examinée. La synergie entre les deux amines pour absorber le CO2 ainsi que l'influence du taux de charge sur la cinétique chimique du système ont été quantifiées. Cette méthodologie sera mise en ?uvre au sein des projets de recherche IFPEN afin de quantifier la cinétique chimique des systèmes CO2-mélanges d'amines dans le cadre des procédés de captage de CO2 et de désacidification de gaz naturel. Paramètre essentiel de la modélisation du transfert gaz-liquide, une connaissance fine de la cinétique d'absorption du CO2 permet, in fine, d'améliorer la fiabilité du design des colonnes d'absorption industrielles
Processes based on chemical absorption are widely used for removing CO2 contained in natural gas, hydrogen or flue gas. Mixtures of amines can be used as a solvent for these applications in order to accelerate CO2 mass transfer towards the liquid phase, while keeping a low energy consumption to be regenerated. A methodology has been developed in the framework of this PhD to understand the kinetics of the absorption of CO2 into mixtures of amines. Experimental data provided by a wetted wall column apparatus have been interpreted by a rigorous model taking into account all phenomena occurring within the reactor. This work was firstly dedicated to study the kinetics of the absorption of CO2 by aqueous piperazine solutions. The extrapolation of PZ / CO2 kinetics given by the literature has been validated in a wide range of operating conditions. The kinetics of the absorption of CO2 by mixtures of N-methyldiethanolamine and piperazine has then been assessed. The synergy between both amines at low loading allowing the CO2 mass transfer to be accelerated as well as the impact of the CO2 loading on the absorption kinetics have been quantified. This methodology will be used at IFP Energies nouvelles in order to study the kinetics of the absorption of CO2 by mixtures of amines, in the framework of CO2 postcombustion capture and natural gas treatment processes development. The knowledge of the kinetics of the CO2 absorption by mixtures of amines will allow to enhance the reliability of the absorption column design

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Hajj, Ali. "Coupling microwaves with a CO2 desorption process from amine solvent : experimental and modeling approaches." Electronic Thesis or Diss., Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire, 2024. http://www.theses.fr/2024IMTA0412.

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Abstract:

Alors que les besoins énergétiques mondiaux continueront d’être satisfaits par des sources d’énergie fossiles, une solution viable pour réduire les émissions de CO2 serait de mettre en œuvre des technologies de captage du carbone. Le captage du CO2 par absorption dans des solvants aminés fait partie des technologies les plus avancées mises en œuvre sur les unités de post-combustion. Son application reste néanmoins limitée aux grandes sources ponctuelles, et les petites sources restantes difficiles à décarboner. Récemment, le chauffage microondes a gagné en popularité en raison de ses caractéristiques de sélectivité, de nature volumétrique et de facilité de contrôle ; d'autre part, les contacteurs à membrane sont des contacteurs gaz-liquide prometteurs en raison de leur compacité, de leur flexibilité opérationnelle et de leur facilité d'évolutivité par rapport aux colonnes à garnissage. Dans ce travail, nous explorons le fonctionnement de la désorption chimique lors d'un contacteur à membrane à fibres creuses par chauffage par micro-ondes.Une compréhension complète des interactions entre les champs microondes et les phénomènes de transfert est essentielle pour la conception, le fonctionnement et l’optimisation corrects d’un équipement à l’échelle industrielle. Ainsi, les taux de désorption du CO2 ont été étudiés expérimentalement à l'échelle locale d'une seule fibre millimétrique, placée dans une cavité micro-onde monomode. La modélisation numérique de la fibre a permis de visualiser les gradients de température formés à l'intérieur du solvant, et les taux de désorption locaux correspondants. En parallèle, une unité à l'échelle prototype a été conçue pour la désorption du CO2 à l'échelle d'un module à fibres creuses sous des champs microondes. À cette fin, nous avons conçu une cavité sur mesure pour abriter un module à membrane de telle manière que la désorption du CO2 aurait lieu simultanément avec le chauffage électromagnétique
As global energy needs will continue to be met by fossil-fuel based sources, a viable solution to reduce CO2 emissions would be to implement carbon capture technologies. CO2 capture by absorption in amine solvents ranks among the most advanced technologies to be implemented on post combustion units. Still, its application is remains constrained large point sources with small sources remaining difficult to decarbonize. Recently, microwave heating has gained in popularity due to its characteristics of selectiveness, volumetric nature, and ease of control; on the other hand, membrane contactors are promising gas-liquid contactors due to their compacity, operational flexibility, and ease scalability in comparison to packed columns. In this work we explore the operation of chemical desorption when a hollow fiber membrane contactor by microwave heating.A comprehensive understanding of the interactions of microwave fields and transfer phenomena is essential for the correct design, operation, and optimization of an industrial scale equipment. Hence CO2 desorption rates were experimentally studied at the local scale of a single millimetric fiber, placed in a mono-mode microwave cavity. Numerical modeling of the fiber allowed the visualization of the temperature gradients formed inside the solvent, and the corresponding local desorption rates. In parallel, a prototype-scale unit was designed for the desorption of CO2 at the scale of a hollow fiber module under microwave fields. To this end we designed a custom-design cavity was made to house a membrane module in such a manner that CO2 desorption would take place simultaneously with electromagnetic heating

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Elayadi, Houda. "Comparaison physico-chimique et sites catalytiques entre les solides Au/CeO2 préparés par deux méthodes différentes : déposition-précipitation et imprégnation." Littoral, 2010. http://www.theses.fr/2010DUNK0269.

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Abstract:

Deux catalyseurs 4%Au/CeO2 ont été préparés par deux méthodes différentes : déposition-précipitation (DP) et imprégnation (Imp). L’analyse par DRX, MEB et MET a permis de mettre en évidence la présence des nanoparticules d’or dans le solide DP et des grosses particules d’or à côté de nanoparticules pour le catalyseur Imp. Dans la suite, les deux catalyseurs ont été testés dans trois réactions : oxydation totale du propène, oxydation de CO et combustion du noir de carbone. Dans les trois réactions, le catalyseur DP a représenté une meilleure activité comparée à celle du catalyseur Imp. Cette activité a été reliée à la présence des nanoparticules d’or sur la surface du catalyseur DP, à la meilleure dispersion de ces particules et enfin à la présence d’une quantité, plus importante que dans l’imprégné, de l’or chargé positivement à côté de l’or métallique et les ions O2- du réseau de CeO2. La faible activité catalytique du catalyseur Imp a été corrélée à la présence, à côté des nanoparticules, des grosses particules d’or et à la forte teneur en chlorures dans ces catalyseurs car ces derniers sont considérés comme poison catalytique. Dans l’objectif d’étudier les propriétés oxydo-réductrices, les deux catalyseurs DP et Imp, ont subi un traitement sous vide à 400°C pendant une heure avant de faire adsorber l’air sur les deux solides et les caractériser par la technique de la RPE. Deux signaux complètement différents ont été mis en évidence: un signal avec g- < g// sur le DP et un signal M avec g- > g// sur le catalyseur Imp. Le signal obtenu sur le DP a été attribué à l’espèce O2- alors l’attribution du signal M a nécessité une étude plus approfondie. L’adsorption de l’air sur les solides x%Au/CeO2 (Imp), où 0 = x= 4, a montré, par la RPE, la présence d’un signal P à côté du signal M pour les faibles teneurs en or. Suite aux résultats obtenus par l’adsorption des molécules : O2, N2, O2+N2 ou air, (O2 puis N2) ; (N2 puis O2), NO, N2O et NO2, nous avons attribué le signal P à O2- , NO2 2- ou NO3 2- et le signal M à NO, O- ou N2O-. Les produits azotés peuvent être considérés comme des produits intermédiaires ou finaux. A partir de tous les résultats obtenus, nous avons proposé des mécanismes correspondant à ces formations
Two 4%Au/CeO2 catalysts have been prepared by two different methods : deposition-precipitation (DP) and impregnation (Imp). From the XRD, SEM and TEM study, nanoparticles of gold have been evidenced in the DP catalyst and agglomerates nearby nanoparticles in the Imp solid. Compared to the Imp solid, the DP catalyst showed a better catalytic activity in the CO oxidation reaction, the total oxidation of propene and the combustion of carbon black (soots). This difference in the activity is related to the presence of well-dispersed gold nanoparticles on the DP solid surface and a significant quantity of Aun+ located nearby the metallic gold and the O2- ions of the ceria lattice. The weak activity of the Imp catalyst is correlated to the presence on the surface of gold agglomerates and an important amount of chloride ions. These latter species are known as inhibitor in calatysis. In order to elucidate the redox properties of both DP and Imp catalysts, the solids have been degassed and treated under vacuum at 400°C for 1h before the absorption of air. Therefore, the two catalysts have been studied with the EPR technique. Two signals completely different have been evidenced : the first one with g- < g// on DP and the other one, denoted M, with g- > g// on the Imp catalyst. The DP signal has been attributed to O2- species whereas, the attribution of M signal has needed of more detailed study. In fact, the adsorption of air on x%Au/CeO2 (Imp) solids, where 0 <(or egal) x <(or egal) 4, has shown using the EPR technique, the appearance of a new P signal nearby of the M signal for Au contents less than x = 2. 5. From EPR results obtained after absorption, on x%Au/CeO2 (Imp) solids, O2, N2, O2+N2 or air, O2 before N2 ; N2 before O2, NO, N2O and NO2, the P signal has been attributed to O2- , NO2 2- or NO3 2- and M signal M to NO, O- or N2O-. The Nox formed can be considered as intermediate or final products. From these results mechanisms corresponding to all the formed products have been proposed

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Rascol, Eva. "Modélisation des transferts entre phases en présence de réactions chimiques : application à l'absorption réactive de CO2 et H2S par des mélanges d'alkanolamines." Toulouse, INPT, 1997. http://www.theses.fr/1997INPT043G.

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Abstract:

Nous avons etudie plusieurs aspects concernants la modelisation de transfert de matiere multi constituants dans le cas de l'absorption reactive de co#2 et h#2s par un melange d'alkanolamines. Dans un premier temps, nous avons developpe un modele de calcul permettant d'etudier la phase reactionnelle du systeme chimique. L'etude s'est portee sur les schemas reactionnels, les modeles thermodynamiques et les modeles de transferts de matiere utilises. Les perspectives de ce modele sont nombreuses et concernent surtout l'optimisation des conditions operatoires utilisees par des procedes industriels. Nous avons, egalement, elabore une matrice de sensibilite permettant d'identifier les parametres clefs du systeme. Parmi les parametres etudies sont les constantes de cinetiques et d'equilibre, les flux des gaz acides, la temperature, les coefficients d'activite et le coefficient de transfert. Dans un deuxieme temps, un modele generique utilisable quelque soit le modele thermodynamique, le type de cinetique, les equilibres chimiques et le modele de calcul de flux de matiere a ete developpe. Ce modele repose sur la theorie du double film, l'interface etant a l'equilibre thermodynamique. Les equations regissant le transfert dans la colonne sont decrits sur deux niveaux : du film et de la colonne. L'originalite de ce modele reside dans la formulation des conditions limites des equations ecrites dans le film diffusionnel qui permet d'utiliser un integrateur type eda.

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Radfarnia, Hamid Reza. "High-temperature CO2 sorbents and application in the sorption enhanced steam reforming for hydrogen production." Thesis, Université Laval, 2013. http://www.theses.ulaval.ca/2013/30465/30465.pdf.

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Abstract:

Le reformage à la vapeur couplé à la sorption in-situ d’un composant du milieu réactionnel (sorption-enhanced steam reforming, SESR) est un procédé d’avant-garde qui permet simultanément la production d’hydrogène de très haute pureté et la capture du CO2. L'objectif principal de ce travail est le développement de nouveaux sorbants pour le CO2 applicables à hautes températures et l’étude de leur application dans SESR. Deux nouvelles méthodes de synthèse ont été proposées pour synthétiser du zirconate de lithium (Li2ZrO3), zirconate de sodium (Na2ZrO3) ainsi que des matériaux à base d’oxyde de calcium (CaO), trois catégories de sorbants capables de réagir avec le CO2 à hautes températures. L’application du Li2ZrO3 à la capture du CO2 a démontré une augmentation de l’activité du matériau produit par une nouvelle méthode de synthèse combinant un surfactant et traitement à ultrasons, comparativement au Li2ZrO3 préparé par une méthode avec surfactant seulement (sans ultrasons) ou par la méthode conventionnelle (mélange des composants en phase liquide). Néanmoins, pour des pressions partielles en CO2 inférieures à 0,75 bar, la faible cinétique de sorption du CO2 obtenue par le Li2ZrO3 limite son application au procédé SESR. En considérant l’amélioration des propriétés de sorption obtenue en appliquant la méthode combinée surfactant/ultrasons à la synthèse du Li2ZrO3, la même technique a été aussi appliquée à la synthèse du Na2ZrO3. Des résultats inattendus ont été pourtant obtenus. Le Na2ZrO3 développé par la nouvelle technique a été moins actif durant les cycles sorption/régénération que celui produit par la méthode conventionnelle, de par la faible résistance de sa structure poreuse à de très hautes températures. La nouvelle méthode de synthèse combinée surfactant/ultrasons a été aussi appliquée pour la synthèse de CaO stabilisé par du zirconium (Zr). Un rapport Zr/Ca de 0,303 a été trouvé optimal pour la production d’un sorbant présentant la meilleure stabilité et activité pour la capture de CO2. Dans les conditions sévères d’opération, les résultats ont généralement indiqué une capacité de sorption du CaO stabilisé supérieure à celle du CaO pure. Dans le but de réduire les coûts de production des sorbants, une source moins chère de CaO (calcaire naturel) a été utilisée en combinaison avec une nouvelle méthode de synthèse qui consiste dans l’acidification du calcaire par de l’acide citrique suivie par une calcination en deux étapes (argon et air). Doté d’une structure hautement poreuse, le CaO produit a révélé une stabilité nettement meilleure par rapport au calcaire, ainsi qu’une capacité accrue de sorption du CO2. La même technique de synthèse a été aussi utilisée pour développer plusieurs matériaux à base de CaO stabilisé par divers oxydes métalliques (Al, Zr, Mg et Y), afin d’améliorer la stabilité du sorbant dans les conditions opérationnelles sévères, particulièrement les hautes températures de régénération en présence de CO2. CaO stabilisé par l’aluminium (Al) ou le zirconium (Zr) a démontré une meilleure activité comparativement aux autres matériaux synthétisés, inclusivement dans des conditions sévères d’opération. L’application de ces deux types de sorbants au vaporeformage du méthane (SESMR) a été ensuite étudiée dans un réacteur à lit fixe. Pour minimiser les limitations diffusionnelles, deux matériaux hybrides sorbant-catalyseur ont été développés. NiO-CaO stabilisé par Zr, préparé par la méthode combinée surfactant/ultrasons, dont le contenu en NiO est de 20.5 % (masse) a montré une efficacité dans la production d’hydrogène de 92% lors du premier cycle de reformage, ce qui est remarquablement plus élevée que le rendement d’équilibre en H2 pour le procédé traditionnel de vaporeformage du méthane (SMR) ( 70%). La méthode acidification/calcination en deux étapes a été utilisée pour produire le deuxième matériau hybride (NiO-CaO stabilisé par Al). L’application du matériau contenant 25 % (masse) de NiO a conduit à une efficacité moyenne de production d’hydrogène de 97.3%, démontrant ainsi son grand potentiel pour le SESMR. Les résultats de ce projet de recherche ont clairement démontré que le procédé SESR est une alternative très avantageuse au procédé traditionnel de reformage à la vapeur (sans séparation in-situ de CO2) pour la production d’hydrogène de très haute pureté. Le matériau hybride sorbant-catalyseur NiO-CaO stabilisé par Al a démontré une excellente activité à long terme, en confirmant son potentiel élevé pour application dans le procédé SESMR.
Sorption-enhanced steam reforming (SESR) is a forefront technology to produce H2 clean fuel, which integrates both CO2 capture and H2 production in a single process. The main objective of this work is to develop novel high-temperature CO2 sorbents and to investigate their application in SESR operation. Special attention was given to lithium zirconate (Li2ZrO3), sodium zirconate (Na2ZrO3) and calcium oxide (CaO)-based materials, as most famous high temperature CO2 sorbents, by applying two novel synthesis techniques. The application of Li2ZrO3 in CO2 capture sorption showed an increase in activity of the material prepared by surfactant template/sonication method compared to Li2ZrO3 prepared by simple surfactant template method (without sonication) or conventional wet-mixing route. Nevertheless, porous Li2ZrO3 still suffered from slow kinetics of CO2 sorption at low CO2 partial pressure (below 0.75 bar), which can limit its application for SESMR operation. Taking into consideration the improvement of Li2ZrO3 sorption properties, the same surfactant template/sonication technique was then applied to develop porous Na2ZrO3. The behavior of the new developed Na2ZrO3 was unexpected. The samples prepared by surfactant template/sonication technique were found to be less active than the conventional Na2ZrO3 during cyclic operation, due to the low resistivity of the pore structure at the very high temperature treatment required for calcination. The same surfactant template/sonication was also applied to develop Zr-stabilized CaO sorbents. An optimum Zr/Ca ratio of 0.303 was found to maximize the stability and CO2 capture activity of the proposed Zr-stabilized CaO sorbent. The results generally showed a better CO2 capture ability of Zr-stabilized CaO sorbent in comparison with pure CaO in severe cyclic operating conditions. With the purpose of reducing the cost of sorbent production, a cheaper source of CaO (natural limestone) was also considered and a novel synthesis technique (limestone acidification by citric acid followed by two-step calcination (in Ar and air atmospheres)) was applied in order to prepare highly porous CaO structure with unique CO2 capture ability. The results revealed a much better stability and CO2 sorption activity of the developed sorbent compared to natural limestone. The same technique was employed to develop a number of metal oxide (Al, Zr, Mg and Y)-stabilized CaO sorbents in order to enhance sorbent stability in severe operating conditions, i.e., high temperature regeneration in the presence of CO2. Al and Zr-stabilized CaO showed the best activity during both mild and severe operating conditions. The performance of the developed CO2 sorbents providing the best performance in CO2 capture (Zr-stabilized and Al-stabilized CaO) were then investigated experimentally in the sorption enhanced steam methane reforming (SESMR) using a fixed-bed reactor. To minimize the diffusional limitations, a hybrid catalyst-sorbent was developed for both sorbents. The application of Zr-stabilized CaO-nickel hybrid catalyst with 20.5 wt% NiO loading, prepared by surfactant-template/sonication method, resulted in 92% H2 production efficiency for the initial SESMR cycle, which is remarkably higher than traditional steam methane reforming (SMR) equilibrium H2 yield (70 %). The second developed hybrid sorbent-catalyst (Al-stabilized CaO-NiO) was prepared using limestone acidification coupled with two-step calcination technique. The long-term application of the hybrid catalyst containing 25 wt% NiO led to an average H2 production efficiency of 97.3%, proving its high efficiency in the SESMR process. In summary, the results of this thesis show that the SESR process is as an efficient alternative of traditional steam reforming for production of highly pure H2. The Al-stabilized CaO-NiO hybrid sorbent-catalyst showed an excellent activity over long-term operation, thus confirming its very high potential for use in the SESMR process.

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Wierzbicki, Dominik. "New nano-oxide catalysts for CO2 hydrogenation reaction." Thesis, Sorbonne université, 2019. http://www.theses.fr/2019SORUS420.

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Abstract:

L’augmentation de la concentration de CO2 dans l'atmosphère, considérée comme l'une des sources anthropiques du réchauffement de la planète, suscite de plus en plus d'inquiétudes et une prise de conscience sociale face au changement climatique. Les stratégies de réduction des émissions de CO2 peuvent être divisées en deux groupes (i) capture et stockage du carbone (CCS) et (ii) capture et utilisation du carbone (CCU). En comparaison avec le CCS, les technologies CCU permettent de convertir le dioxyde de carbone en un produit valorisé. Ainsi, les méthodes CCU traitent le CO2 en tant que matière première et non en tant que polluant. Parmi les processus convertissant le CO2 en un composé valorisé, on trouve la méthanation du dioxyde de carbone. Dans ce processus, le dioxyde de carbone est hydrogéné en méthane à l’aide de l'hydrogène provenant de l’électrolyse de l'eau en utilisant par exemple des excès d'énergie. Il convient de mentionner qu’une installation à l’échelle industrielle existe déjà (jusqu’à 10 MW). La littérature suggère que le nickel est le métal actif le plus approprié dans ce procédé en raison de (i) sa très bonne activité catalytique (comparable aux métaux nobles), (ii) un faible coût et (iii) une grande disponibilité. Dans la littérature, différentes stratégies ont déjà été mises en œuvre afin d'accroître l'activité des catalyseurs à base de Ni lors de la méthanation du CO2. Les plus courants incluent l’utilisation de divers supports, la modification de la teneur en nickel ou l’introduction de promoteurs. De telles stratégies modifient les propriétés physicochimiques telles que l'interaction entre la phase active au nickel et le support, ce qui inhibe le frittage et augmente la capacité d'adsorption du CO2. Ces deux propriétés sont essentielles afin d’obtenir un catalyseur à la fois actif et sélectif pour la méthanation du CO2. L’application d’oxydes mixtes de magnésie et d’alumine permet d’introduire ces propriétés car le MgO possède un caractère basique et est fortement lié au NiO en raison de la formation d’une solution solide de NiO-MgO. Les hydrotalcites semblent être les matériaux les plus prometteurs pour une telle application car NiO, MgO et Al2O3 peuvent être facilement introduits dans ceux-ci. La littérature a confirmé que les hydrotalcites contenant du Ni sont très actifs dans cette réaction. L'objectif de cette thèse était donc d'évaluer les propriétés catalytiques d'oxydes mixtes dérivés d'hydrotalcite contenant du Ni lors de la méthanation du CO2. Comme la revue de littérature a montré qu'il y avait peu d'études sur de tels matériaux pour cette réaction, ces travaux ont servi à combler ces lacunes. Ces travaux peuvent être divisé en quatre parties : (i) évaluation des propriétés catalytiques d’hydrotalcites contenant diverses quantités de nickel dans des couches de type brucite, (ii) évaluation des propriétés catalytiques d’hydrotalcites contenant du nickel activées à l'aide de Fe ou de La, (iii) évaluation de l'effet de la méthode d'introduction de La sur les propriétés catalytiques des Ni-hydrotalcites et (iv) optimisation des catalyseurs et examen de l'effet promoteur de La. Afin de corréler les modifications des propriétés physico-chimiques des matériaux préparés par co-précipitation, les catalyseurs ont été caractérisés par analyse élémentaire (ICP-MS ou XRF), DRX, IRTF, sorption de l’azote à basse température, H2-TPR et CO2-TPD. De plus, les catalyseurs sélectionnés ont été caractérisés par TEM, XANES et XES. Les tests catalytiques ont été effectués dans une plage de températures allant de 250°C à 450°C. Afin d'examiner l'effet de promotion de l'introduction du lanthane, les méthodes XANES et XES dans diverses conditions de réaction ont été mises en œuvre. (...)
The increasing concentration of CO2 in the atmosphere, which is considered to be one of the anthropogenic sources of global warming, increased concerns and social awareness about the climate change. The strategies for CO2 emissions reduction may be divided into (i) carbon capture and storage (CCS) and (ii) carbon capture and utilization (CCU) groups. In comparison to CCS, the CCU technologies allow to convert carbon dioxide into a valuable product. Thus, CCU methods are treating CO2 as raw material and not as pollutant. Among the processes that convert CO2 into a valuable compound is carbon dioxide methanation. In this process carbon dioxide is hydrogenated to methane with hydrogen supplied via water electrolysis using e.g. excess energy. It should be mentioned that some industrial scale installation already exists (up to 10MW). The literature study suggests that the most appropriate active metal in this process is nickel due to (i) very good catalytic activity (comparable to noble metals), (ii) low cost and (iii) availability. As reported in literature, different strategies were implemented in order to increase the activity of Ni-based catalysts in CO2 methanation. The most common ones include using various supports, changing the content of nickel or introduction of promoters. These strategies change the physicochemical properties, such as interaction of nickel active phase with the support, which inhibits sintering and increases the CO2 adsorption capacity. The latter property , as well as stability towards sintering, are crucial in order to obtain an active, selective and stable catalyst for CO2 methanation reaction. The application of mixed oxides of magnesia and alumina allows to introduce these properties, as MgO possesses basic character and is strongly bonded with NiO due to the formation of a solid solution of NiO-MgO. Hydrotalcites seem to be the highly promising materials for such application, because NiO, MgO and Al2O3 may be easily introduced into such materials. Literature studies confirmed that Ni-containing hydrotalcites are very active in CO2 methanation. Therefore, the goal of this PhD thesis was to evaluate the catalytic properties of Ni-containing hydrotalcite-derived mixed oxide materials in CO2 methanation. As the literature review showed that there are not many studies focused on such materials in the mentioned field, this work was focused on filling these gaps. The work was divided into four parts: (i) evaluation of catalytic properties of hydrotalcites containing various amounts of nickel in brucite-like layers, (ii) evaluation of catalytic properties of nickel-containing hydrotalcites promoted with Fe or La, (iii) evaluation of the effect of different methods of introduction of La on catalytic properties of Ni-hydrotalcites, and (iv) optimization of the catalysts and examination of promoting effect of La. In order to correlate the changes of physico-chemical properties, of the materials prepared by co-precipitation, the catalysts were characterized by means of elemental analysis (ICP-MS or XRF), XRD, FTIR, low temperature nitrogen sorption, H2-TPR and CO2-TPD. Additionally, selected catalysts were characterized using TEM, XANES and XES. The catalytic tests were carried out in the temperature range from 250°C to 450°C. In order to elucidate the promoting effect of lanthanum introduction operando XANES and XES under various reaction conditions were implemented. (...)

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Archane, Anas. "Etude de l'absorption des gaz acides dans des solvants mixtes : développement d'une approche expérimentale originale et modélisation des données par une équation d'état d'électrolytes." Paris, ENMP, 2009. http://www.theses.fr/2009ENMP1599.

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Abstract:

Le but du présent travail est la caractérisation des équilibres chimiques et des ELV pour les systèmes CO2/Diethanolamine(DEA)/H2O/MeOH et CO2 /Diethanolamine (DEA)/H2O/ PEG400. L'effet de composition du solvant physique sur l'absorption du CO2 a été étudié en utilisant quatre compositions (de 0% à 30% en masse d'alcool avec une composition fixe - 30% - de DEA), les mesures étant réalisées à une température de 298,15K et à divers taux de charge en CO2 (de 0 à 0,9). Les mesures expérimentales réalisées concernaient à la fois des données de solubilité et des donnée de spéciation. Ainsi, L'effet de composition de MeOH a été étudié en utilisant le dispositif expérimental original déjà utilisé pour l'analyse des systèmes Eau-DEA-CO2 (Sidi-Boumedine, 2003). Pour le système avec PEG 400, un nouvel dispositif expérimental permettant d'écarter la limitation de pression du précédent dispositif a été développé. La base de données originale obtenue comprenant des nouvelles données de solubilité et de composition de la phase liquide a permis la modélisation du système CO2/DEA/H2O/CH3OH en utilisant une équation d'état d'électrolyte développée au laboratoire (Fürst, 1993) représentant ainsi les propriétés d'équilibre du système que la spéciation en phase liquide
The aim of this study is the characterisation of VLE and chemical equilibria for the systems CO2/Diethanolamine-(DEA)/H2O/MeOH and CO2/Diethanolamine-(DEA)/H2O/PEG400. The effect of physical solvent composition on CO2 absorption has been studied using four compositions (from 0% to 30wt% of alcohol with a fixed composition-30%- of DEA), the measurement being made at T=298. 15K and at various CO2 loading (0 to 0. 9). The experimental measures concerned a both solubility data and liquid phase analysis was obtained. The effect of MeOH composition has been studied using the original experimental device developed previously (Sidi-Boumedine, 2003). For the system with PEG 400, a new experimental device excluding the pressure limitation of the precedent experimental device was developed. The original data base obtained, including the new solubility data and the liquid phase composition, allows the modelling of the system CO2/DEA/H2O/MeOH using an electrolyte equation of state (Fürst, 1993) representing the equilibrium properties of the system and the liquid phase speciation

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Poucin, Cyprien. "Borane adsorption on MgO nanoparticles for increased catalytic activity in the cycloaddition of CO2 on epoxides." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2023SORUS142.pdf.

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Abstract:

La capture et la valorisation du dioxyde de carbone sont devenus des défis majeurs pour les décennies à venir. Les technologies de capture sont déjà suffisamment matures pour être mises en œuvre à l'échelle industrielle, mais les technologies de valorisation font encore défaut. Ce travail de thèse se concentre sur le développement de nouveaux catalyseurs pour la valorisation chimique du CO2. L'introduction bibliographique souligne le potentiel des oxydes alcalino-terreux pour la capture et la valorisation du CO2 en raison de leur capacité à former facilement des carbonates, ainsi que le développement récent de la chimie des Paires de Lewis Frustrées (FLP) pour l'activation de petites molécules comme le CO2. Nous y proposons une stratégie de synthèse de nanoparticules d'oxyde de magnésium fonctionnalisées avec des ligands boranes pour créer une interaction de type FLP à la surface et augmenter l'activité catalytique des nanoparticules dans la cycloaddition du CO2 sur des époxydes. Dans la première partie de ce travail, la synthèse de nanoparticules d'oxyde de magnésium par précipitation-calcination est étudiée. Les paramètres de réaction tels que la température de calcination et les lavages post-synthèse ont un impact sur la morphologie et l'état de surface des nanoparticules. La deuxième partie de ce travail se concentre sur l'adsorption de boranes sur les nanoparticules de MgO avec et sans présence de CO2. La preuve d'une interaction MgO-CO2-BPh3 est apportée par des analyses de spectroscopie infrarouge. Une interaction unique entre MgO et le chloroborane BCl2Ph est mise en évidence par un changement de couleur visuel des nanoparticules ainsi que par spectroscopie infrarouge. La dernière partie de ce travail se concentre sur l'étude catalytique de la réaction de cycloaddition. La comparaison entre les différents catalyseurs MgO confirme l'importance des paramètres de synthèse des nanoparticules sur leur activité. L'adsorption de boranes modifie l'activité et/ou la sélectivité de MgO en fonction du solvant de réaction. L'ajout de BCl2Ph augmente l'activité du catalyseur MgO d'un facteur 10 mais réduit également sa sélectivité vers la formation du carbonate cyclique. L'impact de la température, de la concentration et de la durée de la réaction sur les performances catalytiques de ce couple nanoparticule-ligand est étudié afin de dévoiler l'origine de cette synergie inédite entre MgO et BCl2Ph
Carbon dioxide capture and valorisation have become major challenges for the future decades. Capture technologies are already mature enough to start being implemented at industrial scale but valorisation technologies are still lacking. This thesis work focuses on the development of new catalysts for CO2 chemical valorisation. The bibliographic introduction emphasizes the potential alkaline earth oxides for CO2 capture and valorisation due to their ability to easily form carbonates, as well as the recent development of Frustrated Lewis Pair (FLP) chemistry for the activation of small molecules like CO2. We propose a strategy to synthesize magnesium oxide nanoparticles functionalised with borane ligands to create FLP-like interaction at the surface and increase the catalytic activity of the nanoparticles in the cycloaddition of CO2 on epoxides. In the first part of this work, the synthesis of magnesium oxide nanoparticles by precipitation-calcination is studied. Reaction parameters like calcination temperature and post synthesis washings are shown to impact the nanoparticles morphology and surface state. The second part of this work focuses on borane adsorption on MgO nanoparticles with and without presence of CO2. Proof of a MgO-CO2-BPh3 interaction is found using infrared spectroscopy analyses. A unique interaction between MgO and the chloroborane BCl2Ph is evidenced by a visual colour change of the nanoparticles and by infrared spectroscopy. The last part of this work focuses on the catalytic study of the cycloaddition reaction. Comparison between the different MgO catalysts confirmes the importance of the nanoparticles synthesis parameters on their activity. Adsorption of borane modifies the MgO activity and/or selectivity depending on the reaction solvent. The addition of BCl2Ph increases the activity of the MgO catalyst by a factor 10 but also reduces the selectivity toward cyclic carbonate. Impact of temperature, concentration and reaction duration on the catalytic performances of this nanoparticle¬ ligand pair is studied to unveil the origin of this unreported synergy between MgO and BCl2Ph

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Manaa, Hacène. "Absorption dans les états fondamental et excités, fluorescence et effet laser accordable des ions Co2+ et Cr3+ dans un environnement cristallin de symétrie octaèdrique : perspectives nouvelles avec les ions Co2+ et Mn5+ en site de symétrie tétraèdrique." Lyon 1, 1991. http://www.theses.fr/1991LYO10225.

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Abstract:

Differents materiaux solides monocristallins dopes par les ions de transition du groupe du fer ont ete etudies pour leurs proprietes laser accordables dans le proche infrarouge. Ont ete entreprises dans ce cadre: 1) une etude tant experimentale que theorique de la spectroscopie et de la dynamique de fluorescence: a) des ions co#2#+ et cr#3#+ dans un environnement cristallin de symetrie octaedrique (ou quasi-octaedrique): mgf#2, kznf#3, kmgf#3 et mgo (dans le cas de co#2#+) et al#2o#3 x mgo et lamgal#1#1o#1#9 (dans le cas de cr#3##+), b) des ions co#2#+ et mn#5#+ dans un environnement cristallin de symetrie tetraedrique (ou quasi-tetraedrique): liga#5o#8, ligao#2, (ca,zr)gd#3ga#5o#1#2, caf#2 et lamgal#1#1o#1#9 (dans le cas de co#2#+) et ca#2(po#4)cl, sr#5(po#4)#3cl, ca#2(vo#4)cl et sr#2(vo#4)cl (dans le cas de l'ion mn#5#+); 2) des mesures quantitatives de sections efficaces d'absorption dans les etats excites; 3) une analyse detaillee des possibilites de fonctionnement laser de chacun des systemes et la realisation de l'effet laser accordable en longueur d'onde a temperature ambiante pour certains d'entre eux (mgf#2:co#2#+ et kznf#3:co#2#+)

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Debost, Maxime. "Synthèse et étude structurale de nanozeolites à petits micropores pour la capture du CO2." Thesis, Normandie, 2019. http://www.theses.fr/2019NORMC232.

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Abstract:

L’objectif de ce travail consiste à préparer des zéolithes à petits micropores en utilisant une voie de synthèse « verte ». Pour cela, il a été choisi de synthétiser directement des nanocristaux de zéolithe CHA et RHO sans agent organique structurant, avec un rapport Si/Al le plus adéquat pour la séparation du CO2 du CH4. La réduction de la taille des cristaux leur confère une meilleure stabilité et augmente la surface d’échange entre le matériau et les gaz. La première partie concerne l’élaboration d’une nouvelle voie de synthèse. Des nanocristaux compris entre 30 et 200 nm avec un rapport Si/Al variant de 1,4 à 2,6 ont été obtenus. Dans la seconde partie, l’analyse cristallographique des zéolithes RHO et CHA sous les formes hydratées et déshydratées est présentée. Des méthodes d’analyses utilisant la diffraction par précession des électrons en mode tomographie (PEDT) et in-situ DRX sur poudre ont été utilisées pour caractériser les zéolithes CHA et RHO après l’adsorption du CO2. Les nanozéolithes de CHA et RHO ont ensuite démontrées leur efficacité pour l’adsorption sélective de CO2 du CH4
The goal of this work is to prepare template-free small pore nanosized zeolites. The direct synthesis of nanosized CHA and RHO type zeolites without organic structure directing agents provided materials with a Si/Al ratio suitable for the separation of CO2 from CH4. The first part of this study concerns the development of a new synthetic route towards preparation of small pore nanozeolites from water clear precursor suspensions. The nanocrystals have a diameter of 30 - 200 nm and a Si/Al ratio of 1.4 to 2.6. The second part is dedicated on the crystallographic analysis of the RHO and CHA nanosized zeolites in hydrated and dehydrated forms. Precession electron diffraction tomography (PEDT) and in-situ powder XRD methods were used to characterize the structure of the newly synthesized materials with nanosized dimensions. The third part of the thesis includes the adsorption studies of CO2 and CH4 in the CHA and RHO nanosized zeolites. The high selectivity of the zeolite nanocrystals synthesized with different cations (Cs, Na, K) towards CO2 in the presence of CH4 is demonstrated

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Cesário, Moisés Rômolos. "Vaporeformage catalytique du méthane : amélioration de la production et de la sélectivité en hydrogène par absorption in situ du CO2 produit." Phd thesis, Université de Strasbourg, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00999401.

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Abstract:

La thèse étudie le vaporeformage catalytique du méthane avec captage de CO2. Les catalyseurs bi-fonctionnels choisis se composent de nickel, efficace en vaporeformage, de CaO pour la sorption de CO2 et d'aluminate de calcium (Ca12Al14O33) pour permettre une bonne dispersion du métal et de CaO. La méthode de synthèse privilégiée était la méthode d'autocombustion assisté par microondes. Le rapport Ca/Al a été optimisé et un large excès de CaO est nécessaire (75%CaO ; 25%Ca12Al14O33) pour la sorption de CO2. Le reformage du méthane est total dès 650 °C (H2O/CH4 de 1 ou 3) et la sélectivité en hydrogène de 100% durant 7h ou 16h selon les conditions opérationnelles, validant le concept de vaporeformage du méthane assisté par l'absorption de CO2.

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Kouneli, Athina. "CO2 absorption in power plants : Emphasizing on CO2 absorption in biphasic solvent." Thesis, Högskolan i Gävle, Avdelningen för bygg- energi- och miljöteknik, 2016. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:hig:diva-21842.

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Abstract:

Carbon dioxide, the famous and vital to life gas, is also an important greenhouse gas. Since the combustion of fuels leads to the production of carbon dioxide it had to be expected that since the industrial revolution the concentration of carbon dioxide in the atmosphere was to be rapidly increased. When the consequences and the causes of the greenhouse effect were understood, serious efforts were made by the global community to reduce the greenhouse gases production and CO2 among them. The Kyoto Protocol, an international agreement linked to the United Nations Framework Convention on Climate Change, commits State Parties, also EU among them, to reduce the greenhouse gases by setting internationally binding emission reduction targets. The first commitment period started in 2008 and ended in 2012 and had as goal an average 5% reduction of carbon dioxide and other greenhouse gases, whereas during the second commitment period (2013-2020) the parties committed to reduce greenhouse gas emissions at least 18% below the 1990 levels. Greenhouse gas emissions in the EU-28 in 2013 stood at 4611 million tones of CO2 and the fuel combustion and the fugitive emissions were responsible for the 57.2% of the carbon dioxide production. The electricity, gas, steam and air conditioning supply activities account for the 26.6% of the emissions. Therefore it can be easily understood that the power plants is an important sector in CO2 production and therefore their carbon dioxide emissions need to be reduced. Carbon capture and storage (CCS) process is one of the available solutions to reduce the greenhouse gases. With CCS it is possible to capture the CO2 waste from large point sources and to transport it and deposit to a storage site, usually to a geological formation. This way the carbon dioxide can be prevented from getting released into the atmosphere. Within the framework of this thesis only the capture process of this method is to be examined. More specifically this thesis project involves research over a mature technology for CO2 capture, able to be adapted at plants exhaust gases. This technology is carbon dioxide absorption. The research on CO2 absorption today appears to focus mostly on power plants gases as the gases production of power plants are increased in comparison to other plants. It is indicated that using the classic solvents - amines for the CO2 absorption system results to a significant amount of energy consumption for the solvents regeneration. The purpose of this thesis is to search over the biphasic solvents as an alternative option to amines for the CO2 capture system and state the pros and cons mainly from the energy aspect. It is expected that the biphasic solvents contribute to energy reduction of the system as the solvents are separated into two phases after the absorption, giving the capability to remove the water phase from the absorption column and as a result use less energy in the regeneration column.

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Sjöstrand, Filip, and Reza Yazdi. "Absorption of CO2 : - by Ammonia." Thesis, Växjö universitet, Institutionen för teknik och design, 2009. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:vxu:diva-5256.

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Abstract:

In this diploma work, the absorption of CO2 in different liquid solutions was studied by gas absorption in a randomly packed column. To characterize the absorption a few experiments with SO2 absorption were made.The report has resulted due to the large amounts of carbon dioxide released into the atmosphere, mainly from fossil-fired power plants. To reduce these emissions, carbon dioxide can be separated from flue gas by different techniques such as CO2 absorption with ammonia. The work consists of a theoretical and a laboratory part of measurements and calculations. In the experimental part a system of absorption and associated test equipment was constructed. Different liquid solutions of pure water, potassium carbonate solution and ammonia in various concentrations were used to catch carbon dioxide by countercurrent absorption. Also SO2 was absorbed in the potassium carbonate solution to determine the gas film constant. The absorption efficiency of CO2 ranged from a few percent in the experiment with water to up to 7% with potassium carbonate solution. The CO2 absorption of ammonia varied with concentration and gave a separation of between 12 and 94%. Ammonia tests were made at both 10 and 20 °C. In general, a higher CO2-capture at 20 °C was obtained as confirmed by theory.
I detta examensarbete har absorptionseffektivitet av CO2 hos olika vätskelösningar undersökts genom gasabsorption i en slumpmässigt packad kolonn. För att karakterisera absorptionen absorberades även SO2 i några experiment. Rapporten är utförd med anledning av de stora mängder koldioxid som släpps ut i atmosfären, främst från fossileldade kraftverk. För att minska dessa utsläpp kan koldioxiden avskiljas från rökgaserna genom olika tekniker t.ex. genom CO2-absorption med ammoniak. Arbetet består av en teoridel och en laborativ del med mätningar och beräkningar. I den experimentella delen konstruerades ett system med en absorptionskolonn och tillhörande mätutrustning. Olika vätskelösningar bestående av rent vatten, kaliumkarbonatlösning och ammoniak i olika koncentrationer användes till att ta upp koldioxid genom motströms absorption. Även SO2 absorberades i kaliumkarbonatlösning för att bestämma gasfilmkonstanten. Absorptionsgraden av CO2 varierade från några få procent i försöket med vatten upp till 7 % med kaliumkarbonatlösningen. CO2-absorptionen av ammoniak varierade med koncentrationen och gav en avskiljning på mellan 12 och 94 %. Ammoniakförsöken gjordes med både vid 10 och 20 °C. Generellt erhölls en bättre CO2-avskiljning vid 20°C, vilket bekräftas av teorin.

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Joakim, Gustavsson, and Lager Niclas. "Absorption av CO2 i ammoniaklösning." Thesis, KTH, Industriell ekologi, 2017. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-211844.

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Abstract:

I detta arbete studeras absorption av växthusgasen koldioxid (CO2) i ammoniaklösning. Målet med arbetet är att undersöka hur väl teknik med vegetabilisk olja kan förhindra avdunstning av ammoniaklösning vid absorptionen och på så vis främja grön kemi. En jämförelse görs sedan med en mer beprövad teknik med nedkylning. Därefter undersöks vilka salter som fälls ut vid absorptionen vid de båda teknikerna samt olika koncentration ammoniak (NH3). Genom att blanda ammoniak, etanol (C2H5OH) och vatten (H2O) i olika förhållanden i ett absorptionstorn erhölls den absorberande lösningen. CO2 i gasform fördes sedan in i reaktorn. I genomförda experiment gav teknik med vegetabiliskt oljemembran samma eller lägre materialförlust av ammoniaklösning som teknik med nedkylning. Högre halt av etanol innebar sänkt löslighet av ammoniumsalter vilket gav större utfällning av salter i utförda experiment. Detta kan observeras genom att jämföra kristallvikten i utförda experiment. Kristallerna analyserades med röntgendiffraktion (XRD). Salterna kunde identifieras genomatt jämföra erhållet resultat med standardprov från litteratur. Dock fanns avvikelser mellanresultatet och standardprov, vilket gjorde analysen svårtolkad.

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Constantinou, A. "CO2 absorption in microstructured membrane reactors." Thesis, University College London (University of London), 2012. http://discovery.ucl.ac.uk/1348316/.

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Abstract:

The objective of this work is to study experimentally and theoretically novel multiphase microreactors and characterize them in relation to hydrodynamics and mass transfer, in order to evaluate, understand and improve their performance. In order to achieve this CO2 absorption in sodium hydroxide and amine solutions an example of a fast gas-liquid reaction has been investigated in a single microstructured metallic mesh reactor, CRL reactor, PTFE single channel membrane reactor and the silicon nitride mesh reactor. CO2 absorption in sodium hydroxide solution was initially studied experimentally and theoretically in a metal microstructured mesh reactor. The differential mass balances to describe the concentration profiles of components in the three domains (gas/membrane/liquid), were solved with Comsol Multiphysics (modeling software for finite element analysis of partial differential equations). The model indicated that the carbon dioxide is consumed within few microns from the gas – liquid interface, and the dominant resistance for mass transfer is located in the mesh because it is wetted by the liquid reactant. In order to overcome the limitation of the extra resistance to the mass transfer in the metallic mesh, PTFE membranes were used in the single channel reactor, which are considered as hydrophobic to aqueous solutions of NaOH and amines. Monoethanolamine solution (MEA) absorbed more CO2 than diethanolamine (DEA) since the reaction rate constant for MEA is higher than DEA. 8 channel (PTFE) microreactor showed much higher CO2 removal efficiency than the metallic mesh microreactor. Furthermore the model indicated partial-wetting of the PTFE membrane when NaOH solution was used as an absorbent. In order to enhance mass transfer staggered herringbones were used on the floor of the liquid side of the single channel PTFE microreactor. No enhancement of mass transfer was observed with the use of staggered herringbones. A possible reason for that is that a limit for the fast second-order reaction is reached for enhancement and that the apparent reaction rate is independent from mass transfer for our case, or that the herringbones are far away from the reaction zone and cannot create the appropriate stirring for enhancement. In order to increase throughput, carbon dioxide absorption in sodium hydroxide solution was performed in the metallic mesh ‘scale-out’ reactor (with 4 meshes). CO2 removal efficiency for the ‘scale-out’ reactor was significantly lower than the single mesh reactor, which is probably due to breakthrough of liquid in the gas phase (stagnant liquid) or uneven flow distribution in each plate of the ‘scale-out’ reactor. Finally a silicon nitride mesh reactor developed by Bayer Technology Services and FluXXion was used for CO2 absorption in aqueous solutions of NaOH and DEA. The silicon nitride mesh reactor showed better performance than the PTFE single channel reactor, the metallic 8 channel reactor and the CRL mesh reactor when NaOH was used, due to the very thin membrane of 1 μm thickness, which makes the resistance to mass transfer very small.

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Ghasemian, Langeroudi Elahe. "Quantitative aspects of Co2-grafted amine interactions in gas-liquid-solid solubility equilibrium: Applications to Co2 capture." Thesis, Université Laval, 2010. http://www.theses.ulaval.ca/2010/27879/27879.pdf.

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Zoannou, Kali-Stella. "Aspects of degradation of monoethanolamine solutions during Co2 absorption." Thesis, Cardiff University, 2011. http://orca.cf.ac.uk/18346/.

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Abstract:

The most common technique for carbon dioxide removal from gaseous streams is amine scrubbing, a proven technology in the oil and gas industries. The use of this route in coal fired power plants is not fully understood and the likelihood of solvent degradation is high. Decreased absorption efficiency, undesirable byproducts, the environmental impact of their disposal and increased process costs are the main consequences. In this study, two experimental rigs were designed and commissioned to explore the effects of gas composition and temperature on monoethanolamine degradation. Analytical procedures to detect and quantify its major thermal and oxidative degradation products were also developed. It became apparent early on that solvent degradation, under actual plant conditions, is a slow phenomenon, thus, it was decided to focus on thermal degradation. The present study uniquely enabled the absorption/desorption behaviour of thermally degraded solvents to be evaluated. The major thermal degradation products were quantified. After 14 full absorption/stripping cycles at the presence of 16% oxygen and 15% carbon dioxide, significant concentrations of nitrites and nitrates were detected in the samples. Thermal degradation at 160 oC for 8 weeks reduced monoethanolamine concentration by almost 95%, as evidenced by the chemical analysis, but the remaining solvent retained 22% of its capacity to remove carbon dioxide. Therefore, although not fully quantified, the requirement for monoethanolamine make-up may not be quite as serious as initially believed. There is some evidence to support that the rate of thermal degradation was enhanced as carbon dioxide loading increased and a 20% higher MEA loss was determined in the samples with the rich initial molar loading. A range of degradation products were quantified that correspond to those cited in the literature. 1-(2-hydroxyethyl)-2-imidazolidinone was indicated as the most stable MEA degradation product in the degraded samples at concentrations of up to 17% v/v.

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Ohle, Andrea. "CO2-Abtrennung aus Gasströmen durch Absorption in Poly(methyldiglykol)amin." Doctoral thesis, Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2009. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-23497.

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Abstract:

In dieser Dissertation wird ein Prozess für die absorptive CO2-Abtrennung aus Gasströmen vorgestellt, der durch die Nutzung des neu entwickelten Waschmittels GenosorbN in einem Postcombustion-Prozess einen geringeren Energiebedarf als bisher bekannte Verfahren aufweist. Für die Nachrüstung bereits vorhandener Kraftwerke ist der Postcombustion-Prozess vorteilhaft, da er im Vergleich zum IGCC- oder dem Oxyfuel-Verfahren die geringsten Änderungen im Kraftwerksprozess selbst erfordert. Die bisher für die CO2-Abtrennung diskutierten Absorptionsmittel, wie z. B. MEA (Mono-Ethanol-Amin), haben allerdings vor allem in der Regeneration einen sehr hohen Energiebedarf, der vom Kraftwerk zusätzlich zur Verfügung gestellt werden muss. In Zusammenarbeit zwischen dem Institut für Verfahrenstechnik und Umwelttechnik der TU Dresden und der Clariant GmbH wurde das Absorptionsmittel GenosorbN (chemische Bezeichnung: Poly(methyldiglykol)amin) entwickelt. GenosorbN weist als Hybrid-Waschmittel gegenüber CO2 sowohl physikalische als auch chemische Bindungseigenschaften auf. Ausgehend von der Löslichkeitscharakteristik dieses Absorptionsmittels für CO2 und wichtigen Stoffwerten (z. B. Wärmekapazität und Lösungswärme von CO2) wurden mit Hilfe eines umfangreichen Versuchsprogramms an einer Technikumsanlage Betriebsparameter für einen energetisch günstigen technischen Einsatz ermittelt. Dabei hat sich herausgestellt, dass der Absorptionsprozess mit unverdünntem GenosorbN gegenüber einer MEA-Wäsche bei einem CO2-Abscheidegrad von ca. 90 % einen um ca. 20 - 27 % geringeren Energiebedarf in der Waschmittelregeneration aufweisen kann. Außerdem ist für die Desorption ein energetisch minderwertiger Heizdampf mit geringerem Temperatur- bzw. Druckniveau als bei dem MEA-Prozess ausreichend, da die Regenerationstemperatur um 40 - 50 K niedriger ist. Eine zusätzliche Druckabsenkung auf 400 mbar Absolutdruck im Desorber begünstigt die Regeneration deutlich
This dissertation presents a process for the absorptive CO2-separation from gas streams, which shows a lower energy requirement than established methods by using the newly developed absorption liquid GenosorbN in a postcombustion-process. To retrofit an already existing power plant, the postcombustion-process is advantageous, because it needs the least changes in the power plant-process itself compared to the IGCC- or the Oxyfuel-process. The absorbents discussed for the CO2-separation up to now, for example MEA (mono-ethanol-amine), cause a high energy requirement mainly in the solvent regeneration, which has to be provided additionally from the power plant. The solvent GenosorbN (chemical notation: poly(methyldiglycol)amine) was developed in cooperation between the Institute of Process Engineering and Environmental Engineering of the Technical University of Dresden and the Clariant GmbH. GenosorbN is a hybrid-absorbent and therefore it shows both physical and chemical bonding forces. Based on the solvents characteristic of solubility for CO2 and important data on chemical media (for example heat capacity and enthalpy of solution) operating parameters for an energetic advantageous technical application were identified by a lot of test series at a pilot plant. The measurements show that the absorption process with the undiluted GenosorbN has a circa 20 - 27 % lower energy demand for the solvent regeneration compared to the MEA-process to reach a degree of separation of 90 %. Furthermore a low-value heating steam with lower temperature and therefore lower pressure level suffices because of the significant lower (40 - 50 K) regeneration temperature. An additional pressure reduction to 400 mbar absolute pressure in the regeneration column favours the solvent regeneration considerably

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Ystad, Paul Andreas Marchioro. "Power Plant with CO2 Capture based on Absorption : Integration Study." Thesis, Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet, Institutt for energi- og prosessteknikk, 2010. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:no:ntnu:diva-11057.

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Abstract:

This thesis gives a detailed evaluation of the integration of power plants and post-combustion CO2 capture based on absorption. The study looks at natural gas combined cycles and pulverized coal power plants. Also the absorption process has been evaluated separately, aiming at reducing energy requirements in the capture process. In the first part of the thesis a theoretical part was given on fundamentals of CO2 capture by absorption, power generation, and process integration. Based on this theory, several case studies were defined for each of the three main processes. Simulation models were built accordingly and investigated. Simulation results from the capture process showed that there was a reboiler energy saving potential of 29% and 27% for NGCC and PC plant, respectively, when including vapor compression and absorption intercooling in the capture process. Another interesting observation made was reduced cooling duty in the overhead condenser of the stripper when applying vapor compression.Analysis of steam extraction from the NGCC plant showed it was possible to cover 1 MJ/kg CO2 directly from the HRSG. This steam can be provided directly from the LPB. For duties above 1 MJ/kg CO2 a secondary extraction point was required. In this study the IP/LP crossover was considered the most appropriate point to extract the remaining steam. The efficiency penalty when integrated with the different CO2 capture cases ranged from 7-8%, giving a net plant efficiency of 49.6-50.5%. At part load it was shown that the LPT should be throttled in order to secure constant pressure at the extraction point.For the PC plant the feedwater heat system showed potential in terms heat recovery in the return stream from the capture process. By integrating the return stream with FWH2, energy savings of 11.9% compared to the base case plant were found. Also it was found that the IP/LP crossover pressure should be set to 4.5 bar, since the IPT has the highest efficiency and therefore power production in this unit should be maximized. The final results for the PC plant efficiency range from 30-31.7% and the percentual efficiency penalty was 10-11.7% for the four capture case studies. As was the case for the NGCC plant, the LPT should be throttled when operating at part load.

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Leifsen, Henning. "Post-Combustion CO2 Capture Using Chemical Absorption : Minimizing Energy Requirement." Thesis, Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet, Institutt for energi- og prosessteknikk, 2007. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:no:ntnu:diva-12865.

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Abstract:

Capture and storage from fossil fuel fired power plants is drawing increasing interest as a potential method for the control of greenhouse gas emissions. An optimization and technical parameter study for a CO2 capture process of the flue gas of a commercial gas power plant, based on absorption/desorption process with MEA solutions, using HYSYS with the Amine Property Package fluid package, has been performed. The optimization has aimed to reduce the energy requirement for solvent regeneration, by investigating the effects of circulation rate, cross-flow heat exchanger minimum approach, desorber operating pressure and the absorber diameter. In addition, an economic evaluation including investment cost has been performed for the first three parameters.Major energy savings can be realized by optimizing the desorber pressure and the solvent circulation rate. The circulation rate will have a clearly defined optimal point, while for the desorber pressure the temperature will be a limiting factor. A too high temperature may lead to amine degradation and corrosion problems. The cross-flow heat exchanger minimum temperature approach will not affect the energy consumption significantly. An optimum absorber column diameter was not found, but the column should be designed with a diameter large enough to prevent flooding through the column. A too large diameter will not favour the energy consumption very much, and other factors will be more decisive when the column diameter is chosen.

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Majeed, Hammad. "Reactive Absorption of CO2 in Single and Blended Amine Systems." Thesis, Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet, Institutt for kjemisk prosessteknologi, 2013. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:no:ntnu:diva-22792.

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Abstract:

Global warming scenario is pretty grim and is a well-known worldwide concern, most likely caused by increasing concentrations of CO2 and other greenhouse gases in the earth?s atmosphere due to human activities. CO2 absorption in amine-based absorbents is an established and proven technology. Unfortunately, this process is still very energy intensive and has high capital costs. The main theme of this work is to characterize new generation solvents; kinetics of CO2 absorption in single and blended amine system is a part of this mission.Kinetics of CO2 in aqueous MAPA system with concentration of 1/2/3/4/5 M and aqueous blended system of MAPA+DEEA with variant concentrations were measured at a temperature range of 298.15-338.15 K. The kinetic experiments for both systems were performed in string of disc contactor. Results for rate constants were interpreted in terms of single step termolecular mechanism proposed by ?Crooks et al., 1989? for the reaction of CO2 with amine because of its less number of parameters.In addition to this work, the physical properties like density from 293.15-353.15 K and viscosity with in span of 293.15-333.15 K were also measured to determine the physio chemical parameters. The solubility of N2O in aqueous MAPA system and aqueous blended systems were performed to estimate the solubility of CO2 in MAPA and blended (MAPA+DEEA) solutions at temperature range of 298.15-338.15K.Densities of systems were measured in Anton Paar DMA 4500M density meter while viscosities were estimated in Physica MCR 100 rheometer and solubility experiments were done in stirred jacketed glass vessel.Simple model based on temperature and concentration was applied on excel sheet in order to calculate the density, solubility and viscosity. The absorption flux of CO2 in MAPA and blended systems, Henry?s constants, over all mass transfer coefficients and second order rate constants were determined for each case and compared these with the citied data available in order to judge the behavior and performance of current systems.

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Lu, Yuexia. "Experimental Studies on CO2 Absorption in Hollow Fiber Membrane Contactor." Licentiate thesis, Mälardalens högskola, Akademin för hållbar samhälls- och teknikutveckling, 2010. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:mdh:diva-9617.

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Abstract:

Membrane gas absorption technology is considered as one of the promising alternatives to conventional techniques for CO2 separation from the flue gas of fossil fuels combustion. As a hybrid approach of chemical absorption and membrane separation, it may offer a number of important features, including operational flexibility, compact structure, linear scale up and predictable performance. The main challenge is the additional membrane mass transfer resistance, especially when this resistance increases due to the absorbent intruding into the membrane pores. In this thesis, the experimental was set up to investigate how the operating parameters affect the absorption performance when using absorbent in hollow fiber contactor, and to obtain the optimal range of operation parameters for the designated membrane gas absorption system . During 20 days’ continuous experiment, we observed that the CO2 mass transfer rate decreases significantly following the operating time, which is attributed to the increase of membrane mass transfer resistance resulting from partial membrane wetting. To better understand the wetting evolution mechanism, the immersion experiments were carried out to assume that the membrane fibers immersed in the absorbents would undergo similar exposure as those used in the membrane contactor. Various membrane characterization methods were used to illustrate the wetting process before and after the membrane fibers were exposed to the absorbents. The characterization results showed that the absorbent molecules diffuse into the polypropylene (PP) polymer during the contact with the membrane, resulting in the swelling of the membrane. In addition, the effects of operating parameters such as immersion time, CO2 loading, as well as absorbent type on the membrane wetting were investigated in detail. Finally, based on the analysis results, methods to smooth the membrane wetting were discussed. It was suggested that improving the hydrophobicity of PP membrane by surface modification may be an effective way to improve the membrane long-term performance. Modification of the polypropylene membrane by depositing a rough layer of PP was carried out in order to improve the non-wettability of membrane. The comparison of long-term CO2 absorption performance by PP membranes before and after modification proves that the modified polypropylene membranes retained higher hydrophobicity than the untreated polypropylene membrane. Therefore modification is likely to be more suitable for use in membrane gas absorption contactors for CO2 separation, particularly over long operation time.

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Bignon, Cécile. "Nanoparticules en réseau pour la protection cutanée." Thesis, Nice, 2015. http://www.theses.fr/2015NICE4084/document.

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Abstract:

Les agents chimiques de guerre et leurs dérivés pesticides sont des molécules toxiques qui provoquent une incapacité temporaire ou des dommages permanents allant jusqu’à la mort de l’individu. Une des voies majeures de la contamination est la pénétration cutanée. La protection de la peau semble donc importante pour prévenir de ces dangers. Cette thèse concerne l’élaboration de nouveaux topiques protecteurs cutanés contenant des polymères HASE fluorés greffés avec des nanoparticules de silice, cérine ou titane. Dans un premier temps les actifs ont été synthétisés en grosse quantité et leurs propriétés de mouillabilité améliorées. Les tests toxicologiques ont montré que les actifs n’étaient pas irritants pour la peau et non toxiques pour l’environnement. La formulation de ces polymères a permis le développement de deux nouvelles crèmes barrières contre la pénétration du paraoxon dont l’efficacité est dépendante de la présence des nanoparticules. Le greffage des nanoparticules à un polymère HASE fluoré et leur formulation a donc permis le développement de nouveaux topiques efficaces. L’évaluation de l’efficacité a été réalisée sur membranes artificielles et confirmée sur explants de peaux humaines. Enfin, le peu de disponibilité des explants de peaux humaines a motivé le développement d’un modèle d’efficacité utilisant des épidermes humains reconstruits
Chemical warfare agents and pesticides are toxic molecules causing temporary incapacitation or permanent harms leading to the death of people. One of the major routes of contamination is the percutaneous penetration. Skin protection is important to prevent these dangers. The aim of this thesis is to develop new active topical skin protectants based on nanoparticular networks containing fluorinated HASE polymers grafting with silica, cerium or titanium nanoparticles. First, polymers were synthesized in larger quantity and their wettability properties improved. Toxicological studies have showed that these compounds are non-irritant and non-toxic for the environment. The formulation of these polymers has led to the elaboration of two new barrier creams against paraoxon penetration whose efficiency is dependent on the presence of nanoparticles. Therefore, the grafting of nanoparticles to fluorinated HASE polymer and their formulation have enabled the development of new active topical skin protectant. Efficiency evaluation was done using artificial membranes and was confirmed on ex vivo human skin. The limited availability of human skin explants has motivated the development of a new efficiency model using reconstructed human epidermis

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Bougie, Francis. "Sterically hindered amine based absorbents and application for CO2 capture in membrane contactors." Thesis, Université Laval, 2014. http://www.theses.ulaval.ca/2014/30833/30833.pdf.

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Abstract:

La séparation des gaz dans des contacteurs à membrane (MC) est une technologie de pointe qui offre plusieurs avantages par rapport aux contacteurs traditionnels (colonnes garnies), mais très peu d'efforts ont été consacrés pour développer de nouvelles solutions absorbantes spécialement optimisées pour les applications dans les MC. Actuellement, aucun absorbant disponible ne répond complètement aux exigences pour la mise en œuvre de la séparation industrielle des gaz acides, le CO2 en particulier, dans les contacteurs à membranes. L'objectif principal de ce travail a été de développer un absorbant à base d’alcanolamine à encombrement stérique (SHA), présentant les caractéristiques spécifiques exigées pour application dans les MC (bonnes capacité et cinétique d’absorption, régénération facile et plus économique, résistance à la dégradation, compatibilité avec les membranes et haute tension superficielle) et d’étudier son efficacité pour la capture du CO2 dans différentes configurations de contacteurs à membrane et conditions opératoires. Bien que les alcanolamine fortement encombrées stériquement sont caractérisées par une faible cinétique d’absorption du CO2, le fait qu’elles possèdent un grand potentiel pour réduire la consommation d'énergie lors de la régénération des solutions riches en CO2 a été l’un des paramètres clés dans le choix de l’AHPD (2-amino-2-hydroxyméthyle-1,3-propanediol). Pour améliorer le taux d'absorption, la pipérazine (Pz) s'est avérée un activateur très efficace; l'addition de petites quantités de Pz aux solutions aqueuses d’AHPD améliore significativement la cinétique d'absorption du CO2. Il a été aussi trouvé que le mélange AHPD-Pz a également une très bonne capacité d’absorption. L'étude de la régénération des solutions d’amines usées (contenant du CO2) a révélé que des solutions à base d’alcanolamines fortement encombrées stériquement (AHPD en particulier), sont beaucoup plus facilement régénérables par rapport à la MEA, l'amine de référence utilisée industriellement dans la séparation des gaz acides. De plus, l'ajout d'une petite quantité de Pz dans une solution aqueuse d’AHPD permet d’obtenir presque la même capacité cyclique et efficacité de régénération que les solutions non-activées par la Pz, mais pour la moitié de la durée du processus d'absorption. Outre les propriétés absorbantes des liquides, les performances des MC pour la séparation du CO2 dépendent fortement de la compatibilité entre la membrane et l’absorbant. Sur la base des propriétés liées au mouillage des membranes, comme la tension superficielle du liquide, l’angle de contact, la pression de percée et la stabilité chimique, une nouvelle méthode graphique d’estimation de la tension superficielle des solutions aqueuses d'amines, d'alcools ou d’alcanolamines a été développée pour permettre la sélection des meilleures conditions pour éviter le mouillage des membranes. Il a été trouvé que les solutions à base d’AHPD (comme AHPD + Pz) ont un fort potentiel d'utilisation dans les MC en raison de leur tension superficielle élevée. La méthode développée a aussi permis d'identifier de nouvelles amines potentielles pouvant être utilisées dans les MC. Une bonne stabilité et résistance à la dégradation est une autre caractéristique importante des solutions absorbantes. L'étude de la stabilité de différentes solutions aqueuses d’amines à la dégradation thermique et oxydative, en absence et en présence de CO2, a révélé que les SHA sont plus résistantes à la dégradation thermique que les amines conventionnelles, mais que la présence d'oxygène les dégrade plus significativement en absence de CO2. Toutefois, la présence de CO2 dans les solutions à base de SHA est bénéfique, car la formation préférentielle du bicarbonate conduit à une réduction significative du taux de dégradation oxydative. Le faible degré de dégradation de la solution aqueuse AHPD + Pz confirme son potentiel comme absorbant pour le CO2. Finalement, la performance des solutions aqueuses AHPD + Pz pour la capture du CO2 dans des MC a été étudiée dans différentes conditions opératoires et configurations des modules (fibres creuses et membranes plates, membranes en PTFE, PP et laminées PTFE/PP, différents débits du liquide, compositions de gaz et orientations des flux gazeux et liquide (co- et contre-courant)). Les solutions AHPD + Pz ont montré une excellente performance. Sur la base des données expérimentales, une étude de modélisation de la capture du CO2 dans des MC à fibres creuses PTFE a démontré l'effet positif des solutions présentant une tension superficielle élevée sur la réduction du mouillage de la membrane. En conclusion, les résultats de cette thèse ont montré que les solutions aqueuses AHPD + Pz possèdent une bonne capacité et cinétique d’absorption, régénération plus facile et moins énergivore, résistance à la dégradation, haute tension superficielle et démontre d'excellentes performances pour la capture du CO2 dans les MC, en représentant une alternative intéressante à la MEA.
Gas separation in membrane contactors (MC) is a forefront technology offering several advantages over traditional packed columns, but very few efforts have been made to develop new absorbent solutions optimized specifically for application in MC. Currently, no available absorbent meets all required characteristics for the implementation of membrane contactors for acid gas separation (CO2 in particular) in industrial units. The main objective of this work was to develop a dedicated sterically hindered alkanolamine (SHA) based absorbent with improved characteristics for application in MC (good absorption capacity and reaction kinetics, regeneration facility, resistance to degradation, compatibility with membranes and high surface tension) and to investigate its efficiency for CO2 capture in different membrane contactor configurations and operation conditions. Although low kinetics characterizes highly sterically hindered alkanolamines, their potential to reduce the energy consumption during the regeneration step brings us to focus on AHPD (2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol). To improve the absorption rate, piperazine (Pz) was found to be a very effective activator; the addition of small amounts of Pz to aqueous AHPD solutions has significant effect on the enhancement of the CO2 absorption rate. The blend AHPD-Pz was also found to present very good absorption capacity. The investigation of the regeneration of loaded (CO2 containing) amine solutions revealed that highly hindered SHA based solutions (AHPD in particular) are much easier to regenerate compared to MEA, the benchmark amine industrially used in acid gas separations. Moreover, the addition of small amount of Pz into AHPD aqueous solution allowed to obtain almost the same cyclic capacity and regeneration efficiency as non-activated solutions, but for half of the absorption time. Besides the liquid absorbent properties, the performances of MC for CO2 separation strongly depend on the compatibility between absorbent and membrane. Based on wetting-related properties like liquid surface tension, contact angle, membrane breakthrough pressure and chemical stability, a new graphical surface tension estimation method for aqueous amine, alcohol or alkanolamine solutions was developed to select the best conditions to elude the unwanted membrane wetting phenomenon. AHPD-based solutions (like the AHPD + Pz solution) were found to have a strong potential for use in MC because of their very high surface tension. In addition, the developed method allowed to identify new potential amines for use in MC. A good stability and resistance to degradation is another important feature of CO2 absorbents. The investigation of the stability of different aqueous amine solutions to thermal and oxidative degradation, in the absence and the presence of CO2, revealed that SHA are more resistant to thermal degradation than conventional amines, but the presence of oxygen degraded them more significantly in the absence of CO2. However, the presence of CO2 is beneficial to SHA as the preferential bicarbonate formation in solutions reduces by a large extent the oxidative degradation rate. The low degradation degree of the AHPD + Pz aqueous solution reaffirms its potential as CO2 absorbent. Finally, the performance of the AHPD + Pz aqueous solution for CO2 capture in MC was investigated in different operational conditions and module configurations (hollow fibers and flat sheets membranes, PTFE, PP and laminated PTFE/PP membranes, various liquid flow rates, gas compositions and flow orientation (co- and counter-current)). Excellent performance was found for AHPD + Pz solutions. Based on experimental data, a modeling study of CO2 capture in PTFE hollow fiber MC revealed the positive effect of solutions presenting high surface tension on the reduction of membrane wetting. In summary, the results of this thesis showed that AHPD + Pz aqueous solution possess good absorption capacity, reaction kinetics, regenerative potential, and degradation resistance, as well as high surface tension and showed excellent performance for CO2 capture in MC, representing an interesting alternative to MEA.

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Meyers, Jason. "Tunable diode laser absorption spectroscopy characterization of impulse hypervelocity CO2 flows." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2009. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210279.

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Abstract:

Tunable diode laser absorption spectroscopy using an external cavity diode laser operating in the infra-red has been developed to monitor CO2 in the freestream of the Longshot hypervelocity facility at the Von Karman Institute for Fluid Dynamics. The Longshot facility offers a unique European facility for ground testing and numerical validation applications, however, some of the traditional data rebuilding aspects are in question. A non-intrusive absorption

sensor could significantly aid in improving the knowledge of freestream static values thereby improving the models used in data rebuilding and numerical simulation. The design of such a sensor also expands the spectroscopic capabilities of the Von Karman Institute.

The absorption sensor is designed around the single P12 (00001)-(30013) rovibrational transition near 1.6µm (6218.09cm-1 specifically) which yields relatively weak direct absorption levels at about 3.5% per meter for typical Longshot freestream conditions. However, when handled carefully, adequate signal-to-noise can be acquired to exploit significant flow information. By being able to operate in this range, total sensor cost can be easily an a factor of two or more cheaper than sensors designed for the deeper infrared. All sensor elements were mounted to a compact portable optics bench utilizing single-mode optical fibers to allow for quick installation at different facilities by eliminating tedious optical realigning. Scans at 600Hz were performed over 20ms of the 40ms test time to extract core static temperature, pressure and velocity.

These results are compared with the current state of the Longshot data rebuild method. The non-uniform flow properties of the shear layer and test cabin rested gas accumulation was of an initial concern. The temperature and density gradients along with significant radial velocity components could result in DLAS temperature, pressure and velocity that are significantly different than that of the target freestream inviscid core values. Fortunately, with the proper selection of the P12 rotational number, this effect could be more or less ignored as the higher temperature and lower density gas of this region is relatively transparent.

Ultimately, acquired temperature and density were moderately accurate when compared to Longshot rebuilt results owing primarily to the baseline extraction which poses issues for such low absorption signals. However, the extracted velocity data are quite accurate. This is a definite puls for the sensor as the freestream enthalpy of cold hypersonic facilities is dictated primarily by the kinetic energy contribution. Being able to compare velocity gives insight to the level of vibration non-equilibrium in the flow. The velocity of the DLAS and the Longshot rebuild are quite close. This adds more weight to the argument that vibrational excitation is very low (if present at all) in the free stream and that the van de derWaals equation of state usage and constant specific heat assumption might be an adequate model for the data rebuild after all.
Doctorat en Sciences de l'ingénieur
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Halvorsen, Bjørn Jordheim. "Power Plant with CO2 Capture based on Absorption Part-load Performance." Thesis, Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet, Institutt for energi- og prosessteknikk, 2012. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:no:ntnu:diva-19379.

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Abstract:

This thesis gives a detailed evaluation of the part-load operation of a natural gas-fired combined cycle with an absorption plant for capture of CO2. The study looks into each of the processes related to the plant. Both the combined cycle and the absorption process are investigated separately, in terms of their part-load behavior, and a recommendation on how the total plant should be operated at part-load is given. The first part of the current work was a theoretical study of combined cycles, absorption plants and the integration between those. Both design and off-design models have been looked into. Based on the theory, a reference plant was designed and considered as a starting point for the part-load investigation. By means of simulation models and the theory, several parameter changes have been analyzed for each of the processes. The investigation of the part-load operation of the power plant indicated a significant net plant efficiency saving if inlet guide vanes were used to reduce the air flow into the gas turbine compressor, in combination with fuel reduction. The most recommended control strategy of the inlet guide vanes regulation was an almost constant target exhaust gas temperature relative to the design point. A higher target exhaust gas temperature obtained marginally better combined cycle efficiency, but problems could occur related to very high temperature gradients in the heat recovery steam generator. Analysis of the absorption process showed a dramatic reduction in the liquid circulation rate that provided the lowest reboiler duty, as the gas turbine load was reduced. The reduction in liquid flow rate into the absorber was about 30% relative to the flow rate in the design point, for a gas turbine load of 60% with an almost constant exhaust gas temperature. Regarding problems due to insufficient wetting of the packing material in the absorber, a restriction on the liquid flow rate at part-load operation could be profitable. A relative increase in total reboiler duty of 5% was detected from the simulations if a constant liquid flow rate restriction was used, compared to 30% reduction of liquid flow rate, at 60% gas turbine load. For the integrated power plant and absorption process, steam was preferable extracted from the crossover between the intermediate-pressure- and low-pressure turbine at 3,5 bar. This extraction pressure was independent of the part-load operation, and the low-pressure turbine should be throttled in order to meet the required steam extraction pressure at part-load. The design power plant with CO2 capture obtained a total plant efficiency of 53%, disregarded mechanical losses- and compressor work in the capture plant. At 60% gas turbine load with almost constant exhaust gas temperature, the respective net plant efficiency was about 49% dependent of the liquid flow rate in the absorber. A efficiency loss of 0,3% percent points were detected if a constant liquid flow rate restriction was used, compared to 30% reduction of liquid flow rate at 60% gas turbine load.

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Du, Preez Louis Jacobus. "The reactive absorption of CO2 into solutions of MEA/2-propanol." Thesis, Stellenbosch : University of Stellenbosch, 2010. http://hdl.handle.net/10019.1/4192.

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Abstract:

Thesis (MScEng (Process Engineering))--University of Stellenbosch, 2010.
ENGLISH ABSTRACT: The discovery that the reaction of CO2 with primary amines in both aqueous and non-aqueous media provides a viable chemical method for determining the effective interfacial mass transfer area for separation column internals has lead to an increase in the interest of studying the reaction kinetics and determining the governing reaction rate expressions. For the absorption studies conducted on these systems, many authors assumed that power rate law reaction kinetics govern the reaction rate, which simplified the derivation of absorption correlations. This has already been proven to be an over simplifying assumption, since many authors suggest a non-elementary rate expression based on the pseudo-steady state hypothesis for the reactive zwitterion intermediate to be valid. An evaluation of the existing reaction rate expressions for the homogeneous liquid phase reaction of CO2 and mono-ethanolamine (MEA) in a 2-propanol solvent system was performed. The reaction rate profiles of CO2 and MEA at 25ºC, 30ºC and 35ºC, and relative initial concentrations of [MEA]i = [CO2]i, [MEA]i = 2.5[CO2]i, [MEA]i = 4[CO2]i were determined by means of an isothermal CSTR set-up. Scavenging of the unreacted MEA with benzoyl chloride provided the means to be able to stop the reaction in the product stream. This in turn allowed for the construction of concentration- and reaction rate profiles. The reaction rate data was modelled on various rate expressions by means of a MATLAB® non-linear estimation technique, employing the Levenberg-Marquard algorithm for minimizing the loss function. It was concluded that the rate expressions proposed in literature are insufficient and a rate expression derived fundamentally from first principals is proposed: [ ][ ] [ ] [ ][ ] [ ]2 MEA 1 2 2 -r = k CO RNH - k2 Z + k3 Z RNH2 - k4 S where ki are the reaction rate constants, Z is the zwitterion reactive intermediate and S the salt product of the overall reaction mechanism. In order to be able to determine the effective interfacial mass transfer area, the absorption rate per unit area or specific rate of absorption for the solute gas as a rate expression function of species concentration must firstly be determined. This is achieved by performing experimental absorption runs on a gas-liquid contactor of known surface area. This study incorporated the well known wetted wall experimental set-up. The aim was to construct and implement a wetted wall set-up and conduct absorption experiments for a gas side CO2 concentration range stretching from pure CO2 to diluted gas mixtures absorbing into solutions of varying MEA concentrations. Validation of the set-up was done by performing experiments at similar conditions to a previous study. The study then proceeded to determine the absolute and specific absorption rates at CO2 mass percentages of 100%, 78%, 55% and 30% into solutions of MEA concentrations of 0.25 and 0.3 mol/L. These runs were conducted at 25ºC and 30ºC. The wetted wall was designed to facilitate absorption studies at column heights of 60, 90 and 105mm. This allowed the investigation of the effect that surface area and column height has on the absolute rate of absorption as well as the CO2 and MEA concentrations in the liquid phase It was found that the specific absorption rate is independent of contact time, which is consistent with the rapid nature of the reaction. It was furthermore found that an increase in MEA concentration caused an increase in the absorption rate. The effect of temperature is linked with the solubility of CO2 in the solution. As the temperature increases, the solubility of CO2 decreases, but the absorption rate increases. The result is that it seems as if a change in temperature has no effect on the absorption rate, when in actual fact it does. An increase in the amount of CO2 absorbed is noticed for an increase in wetted wall surface area. This is expected and indicates that there is an increase in the amount of CO2 absorbed as the column length increases. Stopping the absorption reaction by means of MEA scavenging with benzoyl chloride at various column heights will allow for the construction of a concentration profile for both CO2 and MEA as a function of column height. These profiles will allow for the derivation of a non-elementary rate expression governing the specific absorption rate. This has been identified as ‘n area of great interest for future investigation.
AFRIKAANSE OPSOMMING: ‘n Groot navorsingsbelangstelling in die reaksiekinetika van CO2 en monoethanolamien (MEA) het ontstaan sedert die ontdekking dat hierdie reaktiewe sisteem ook ‘n goeie metode is vir die bepaling van die effektiewe massaoordragsoppervlakte van gestruktureerde pakkingsmateriaal. Die klem val op die bepaling van eerstens die mees geskikte en akkurate model om die reaksiekinetika te beskryf wat dan gebruik kan word om die absorbsiekinetika deeglik te karaktariseer. Sommige van die vorige navorsers het vereenvoudigende aannames gemaak rakende die reaksiekinetika ten einde die bepaling van geskikte absopsievergelykings te vergemaklik. Ander het gevind dat die nie-elementêre, pseudo-gestadigde toestand hipotese gebasseer op die reaktiewe zwitterioon tussenproduk van die reaksie ‘n meer verteenwoordigende kinetiese model is. Hierdie studie is eerstens gemik op die evaluasie van die bestaande reaksiekinetikavergelykings deur die homogene vloeistoffase reaksie van CO2 met mono-etanolamien (MEA) in die oplosmiddel, 2-propanol te ondersoek. Die studie is uitgevoer in ‘n isoterme CSTR sisteem by onderskeidelik 25ºC, 30ºC en 35ºC en MEA konsentrasies van [MEA]i = [CO2]i, [MEA]i = 2.5[CO2]i en [MEA]i = 4[CO2]i. Die voorgestelde reaksiekinetikavergelykings was gemodelleer met ‘n nie-lineêre datapassingstegniek verskaf deur die sagtewarepakket, MATLAB® wat die Levenberg- Marquard algoritme gebruik om die resfunksie te minimeer. Uit die teorie en datapassing word die volgende vergelyking voorgestel: [ ][ ] [ ] [ ][ ] [ ]2 MEA 1 2 2 -r = k CO RNH - k2 Z + k3 Z RNH2 - k4 S waar ki die reaksietempokonstante voorstel, Z die zwitterioontussenproduk en S die soutproduk. Die eerste stap in die bepaling van die effektiewe massaoordragsarea van gestruktureerde pakkingsmateriaal is om ‘n geskikte vergelyking of korrelasie vir die spesifieke absorpsie van die gas te bepaal. Dit word gedoen deur absoprsie eksperimente te doen op toerusting van bekende oppervlakarea. Hierdie studie het die reeds bekende ‘wetted wall’ opstelling gebruik. Die hoof doelwit van hierdie absorpsiestudie was om ‘n werkende opstelling te bou en absorpsie eksperimente vir CO2 konsentrasies wat strek van suiwer CO2 tot verdunde mengsels uit te voer. Die konsentrasie MEA is ook gevarieër. Die geskiktheid van die opstelling is eerstens getoets deur eksperimentele lopies uit te voer by soorgelyke toestande as ‘n vorige studie. Die doel van die studie is om die absolute en spesifieke absorpsietempos van CO2 by gasfase massapersentasies van 100%, 78%, 55% en 30% in MEA/2-propanol oplossings met MEA konsentrasies van 0.25 en 0.3 mol/L te bepaal. Die lopies is uigevoer by beide 25ºC en 30ºC. Die opstelling is ook ontwerp om absorpsie eksperimente by verskillende kolomhoogtes uit te voer. Hierdie hoogtes is 60, 90 en 105mm. Hierdie studie het tweedens gefokus op die effek wat absorpsiearea en kolomhoogte op die absorpsietempo van CO2 het. Die resultate van die studie toon dat die absorpsietempo onafhanklik is van kontaktyd. Dit stem saam met die vinnige reaksietempo. ‘n Toename in MEA konsentrasie het ‘n toename in spesifieke absorpsietempo tot gevolg, terwyl die effek van temperatuur gekoppel kan word aan die oplosbaarheid van CO2. Soos die temperatuur toeneem, neem die absolute absorpsietempo toe, maar die oplosbaarheid van CO2 neem af, dit het beide ‘n toenemende en afnemende effek op die spesifieke absorpsietempo. Die hoeveelheid CO2 geabsorbeer neem toe met ‘n toename in kolomhoogte. Die konsentrasie MEA in die uitlaatvloeistof toon ‘n skynbare eksponensiële afname met ‘n toename in kolomhoogte. ‘n Studie gemik om die konsentrasieprofiele van CO2 en MEA as ‘n funksie van kolomhoogte te bepaal, word voorgestel. Absorpsiemodelle en korrelasies kan dan afgelei word uit hierdie profiele, wat die berekening van die effektiewe massaoordragsarea akkuraat sal maak. Dit sal deel vorm van toekomstige navorsing.

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Nookuea, Worrada. "Impacts of Thermo-Physical Properties on Chemical Absorption for CO2 Capture." Licentiate thesis, Mälardalens högskola, Framtidens energi, 2016. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:mdh:diva-34254.

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Abstract:

Following the climate change mitigation target in Paris agreement, the global warming has to be limited to 2.0°C above the preindustrial levels. One of the potential methods is carbon capture and storage (CCS), which can significantly reduce the CO2 emissions from the vast point sources such as power plants, industries, and natural gas processes. The CCS covers four steps which are capture, conditioning, transport, and storage. For the capture part, post-combustion capture is easier to implement based on today’s technologies and infrastructure compared with pre-combustion and oxy-fuel combustion captures, since the radical changes in the structure of the existing plant are not required. To design and operate different CCS processes, the knowledge of thermo-physical properties of the CO2 mixtures is of importance. In this thesis, the status and progress of the studies related to the impacts of the uncertainty in thermo-physical properties on the design and operation of the CCS processes were reviewed. The knowledge gaps and the priority of property model development were identified. According to the identified knowledge gaps in the review, the impacts of thermo-physical properties which are the density, viscosity, and diffusivity of the gas and liquid phases, and the surface tension and heat capacity of the liquid phase on the design of the absorber column for the chemical absorption using aqueous monoethanolamine were quantitatively analyzed. An in-house rate-based absorption model was developed in MATLAB to simulate the absorption process, and the sensitivity study was done for each property. An economic evaluation was also performed to further estimate the impacts of the properties on the capital cost of the absorption unit. For column diameter of the absorber, the gas phase density shows the most significant impacts; while, the liquid phase density and viscosity show the most significant impacts on the design of the packing height and also the capital cost of the absorption unit. Therefore, developing the flue gas density model and liquid phase density and viscosity models of the aqueous solvents with CO2 loading should be prioritized.
Enligt Parisavtalets mål för klimatförändringar ska den globala uppvärmningen begränsas till 2.0° C över förindustriella nivåer. En av de potentiella metoderna är avskiljning och lagring av koldioxid (CCS), som avsevärt kan minska CO2-utsläppen från stora punktkällor såsom kraftverk, industrier och naturgasprocesser. CCS omfattar fyra steg som är avskiljning, konditionering, transport och lagring. Avskiljning genom efterförbränning är lättare att genomföra baserat på dagens teknik och infrastruktur jämfört med avskiljning före förbränning och genom oxybränsle förbränning, eftersom radikala förändringar av de befintliga anläggningars struktur inte behövs. För att utforma och driva olika CCS processer, är kunskap om termofysikaliska egenskaperna hos CO2 blandningarna av stor betydelse. I denna avhandling har status och framsteg för studier rörande effekterna av osäkerheten i termofysikaliska egenskaper på konstruktion och drift av CCS processer granskats. Kunskapsluckor och prioritering av utveckling av modeller för egenskaperna identifierades. Enligt de i översynen identifierade kunskapsluckorna, har effekterna av de termofysikaliska egenskaperna densitet, viskositet och diffusivitet av gas- och vätskefaserna, och ytspänningen och värmekapacitet av vätskefasen på utformningen av absorptionskolonnen för kemisk absorption med användning av vattenhaltig monoetanolamin analyserats kvantitativt. En hastighetsbaserad absorptionsmodell har utvecklats i MATLAB för simulering av absorptionsprocessen och känslighetsanalys gjordes för varje egenskap. En ekonomisk utvärdering genomfördes också för att ytterligare uppskatta effekterna av egenskaperna på kapitalkostnaden för absorptionsenheten. För bestämning av diametern av absorbatorns kolonn visar gasfasens densitet den mest betydande inverkan; medan vätskefasens densitet och viskositeten visar den mest betydande inverkan på utformningen av fyllmaterialets höjd och även kapitalkostnaderna för absorptionsenheten. Därför bör utveckling av modeller för rökgasens densitet och vätskefasens densitet och viskositet för det vattenbaserade lösningsmedlet med absorberad CO2 prioriteras.
VR CCS Project

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Gao, Min. "Carbon dioxide absorption in metal organic frameworks." Thesis, Queen Mary, University of London, 2015. http://qmro.qmul.ac.uk/xmlui/handle/123456789/23195.

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Abstract:

With the emission of carbon dioxide (CO2) becoming an international worry due its role in climate change, solutions such as CO2 capture and storage technologies are needed to decrease the emissions. The main proportion of CO2 gas emissions is from fossil fuel combustion in a range of industries, including power generation. To develop the CO2 capture system for these operations, new materials are needed for CO2 capture. Metal-organic framework (MOF) materials have porous crystal structures containing organic molecules (organic ligands) linked to each other by metalcontaining nodes. The large internal surface area can be exploited for the adsorption of small gas molecules, and for this reason MOFs may be ideal candidate materials for CO2 capture and gas separations. Thousands of MOF materials have been reported, with different combinations of the ligands and metals and with the capability of forming many different network topologies. Experimentally it is very difficult to study the gas absorption dynamics, interaction and gas adsorption capacity for the large number of materials. This problem can be solved by simulations. The aim of the thesis is to develop a systematic simulation method to screen the MOF properties and CO2 adsorption capacity and interaction dynamics at different environment. The molecular dynamics (MD) method with parameterised force fields was used to study the interactions between CO2 molecules and one class of the MOFs, zeolitic imidizolate frameworks (ZIFs) with zinc as the metal cation. To develop the model, the atom charges have been developed by using the distributed multipole analysis (DMA) method based on ab initio DFT calculations for molecules and clusters. The intermolecular forces were developed by fitting against the MP2 calculations of small clusters of the metal cations and molecular ligands. In order to evaluate the models I simulated the gas-liquid coexistence curve of CO2 and showed that it is consistent with experiments. I also simulated the pure ZIF structures on changing both temperature and pressure, demonstrating the stabilities of the structures but also showing the existence of displacive phase transitions. I have used this approach to successfully study CO2 absorption in a number of ZIFs (from ZIF-zni, ZIF-2, ZIF-4, ZIF-8 and ZIF-10) using MD. The gas absorption capacity and dynamics have been investigated under 25 bar and 30 bar, 200 , showing a promising uptake of CO2. The results have shown that CO2 capacity is mainly determined by the pore sizes and pore surfaces, in which a higher capacity is associated with a higher pore surface. The intermolecular distance of CO2 inside the pores and channels have been investigated in the saturation state. It has been shown that the distance is approximately 4 Å. The attraction force is from the interaction between CO2 and the imidazolate ligands. In addition, the systematic studies of the saturated ZIF system gave the minimum diameters for CO2 adsorption which is approximately 4.4 Å. This interaction has caused the gate opening effects, with the imidazolate ligands being pushed to be parallel to the CO2 molecules and opening up to allow more gas molecules go through the channels that connect the pore structures. This gate opening effect also explains the phase transition in ZIF-10 caused by CO2 molecules in our simulation, and can be applied to predict phase transitions in other materials with similar structure such as ZIF-7 and ZIF-8. The dynamics have also shown that the gas diffusion velocity is determined by the pore structure as well and by the accumulated layers of CO2 on the surface prior to being pushed in toward the centre of the material layer by layer. The de-absorption processes have also been studied in these materials by decreasing the pressure from 25 bar to 1 bar under at same temperature. The results indicate that the de-absorption is a reverse process of absorption. The structure of ZIF-10 went through a phase transition induced by CO2 recovered after the guest molecules had been released. The de-absorption can be accelerated by increasing the temperature.

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Mazza, Mathieu. "Modification chimique de la cellulose en milieu liquide ionique et CO2 supercritique." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2009. http://oatao.univ-toulouse.fr/7832/1/mazza.pdf.

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Abstract:

L'estérification de la cellulose a été réalisée dans deux milieux non-conventionnels. D'un coté, Le CO2 supercritique a permis l'obtention d'esters de cellulose à très faible degré de substitution (DS) en milieu hétérogène. D'un autre coté, les liquides ioniques utilisés ont permis de réaliser l'estérification de la cellulose en milieu homogène et d'obtenir des composés avec un large choix de DS. Parmi ces liquides ioniques, le BMIMCl a conduit à la formation d'ester gras de cellulose à faible DS et avec un caractère thermoplastique innovant. Le deuxième liquide ionique utilisé, découvert grâce à une étude turbidimétrique mise au point lors de ce travail de thèse, a permis d'obtenir des esters gras de cellulose à fort DS dans des conditions opératoires douces.

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Veawab, Amornvadee. "Corrosion and corrosion control in CO2 absorption process using aqueous amine solutions." Thesis, National Library of Canada = Bibliothèque nationale du Canada, 2000. http://www.collectionscanada.ca/obj/s4/f2/dsk1/tape4/PQDD_0021/NQ54681.pdf.

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Rautenbach, Christo. "Modelling of flow through porous packing elements of a CO2 absorption tower." Thesis, Stellenbosch : University of Stellenbosch, 2009. http://hdl.handle.net/10019.1/2319.

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Abstract:

Thesis (MSc (Mathematics))--University of Stellenbosch, 2009.
ENGLISH ABSTRACT: Packed beds are widely used in industry to improve the total contact area between two substances in a multiphase process. The process typically involves forced convection of liquid or gas through either structured or dumped solid packings. Applications of such multiphase processes include mass transfer to catalyst particles forming the packed bed and the adsorption of gases or liquids on the solid packing. An experimental study on the determination of air flow pressure drops over different packingmaterialswas carried out at the Telemark University College in Porsgrunn,Norway. The packed bed consisted of a cylindrical column of diameter 0.072m and height 1.5m, filled with different packingmaterials. Air was pumped vertically upwards through a porous distributor to allow for a uniform inlet pressure. Resulting pressure values were measured at regular height intervals within the bed. Due to the geometric nature of a Raschig ring packing wall effects, namely the combined effects of extra wall shear stress due to the column surface and channelling due to packing adjacent to a solid column surface, were assumed to be negligible. Several mathematical drag models exist for packed beds of granular particles and an important question arises as to whether they can be generalized in a scientific manner to enhance the accuracy of predicting the drag for different kinds of packing materials. Problems with the frequently used Ergun equation, which is based on a tubular model for flow between granules and then being empirically adjusted, will be discussed. Some theoretical models that improve on the Ergun equation and their correlation with experimental work will be discussed. It is shown that a particular pore-scale model, that allows for different geometries and porosities, is superior to the Ergun equation in its predictions. Also important in the advanced models is the fact that it could take into account anomalies such as dead zones where no fluid transport is present and surfaces that do neither contribute to shear stress nor to interstitial form drag. The overall conclusion is that proper modelling of the dynamical situation present in the packing can provide drag models that can be used with confidence in a variety of packed bed applications.
AFRIKAANSE OPSOMMING: Gepakte materiaal strukture word in die industrie gebruik om die kontak area tussen twee stowwe in meervoudige faseprosesse te vergroot. Die proses gaan gewoonlik gepaard met geforseerde konveksie van ’n vloeistof of ’n gas deur gestruktureerde of lukrake soliede gepakte strukture. Toepassings van sulke meervoudige faseprossese sluit onder andere in die massa-oordrag na katalisator partikels wat die gepakte struktuur vorm of die absorpsie van gasse of vloeistowwe op die soliede gepakte elemente. ’n Eksperimentele ondersoek oor die drukval van veskillende gepakte elemente in ’n kolom is gedoen by die Telemark University College in Porsgrunn, Noorweë. Die gepakte struktuur het bestaan uit ’n kolommet ’n diameter van 0.072m en ’n hoogte van 1.5m. Lug is vertikaal opwaarts gepomp deur ’n poreuse plaat wat gesorg het vir ’n benaderde uniforme snelheidsprofiel. Die druk is toe op intervalle deur die poreuse struktuur gemeet. In die studie is die effekte van die eksterne wande, nl. die bydrae van die wand se wrywing en die vorming van kanale langs die kolom wand, as weglaatbaar aanvaar. Daar bestaan baie wiskundige dempingsmodelle vir gepakte strukture wat uit korrels saamgestel is. ’n Belangrike vraag kan dus gevra word, of laasgenoemde modelle veralgemeen kan word op ’n wetenskaplike manier om die demping deur verskillende gepakte strukture akkuraat te kan voorspel. Probleme wat ontstaan het met die wel bekende Ergun vergelyking, wat gebaseer is op ’n kapillêre model en wat toe verder aangepas is deur empiriese resultate van uniforme sfere, sal bespreek word. Teoretiesemodelle wat verbeteringe op die Ergun vergelyking voorstel sal bespreek word en vergelyk word met eksperimentele data. Daar word ook gewys dat ’n spesifieke porie-skaal model, wat aanpasbaar is vir verskillende geometrieë en porositeite, in baie gevalle beter is as die Ergun vergelyking. ’n Ander baie belangrike aspek van gevorderde modelle is die moontlikheid om stagnante gebiede in die gepakte strukture in ag te neem. Laasgenoemde gebiede sal die totale kontak area sowel as die intermediêre vorm demping verlaag. Die gevolgtrekking is dat wanneer deeglike modulering van dinamiese situasies in die industrie gedoen word kan dempings modelle met vertroue op ’n verskeidenheid gepakte strukture toegepas word.

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Guo, Yicang. "Thermodynamic modelling of mixtures related to absorption refrigeration systems and CO2 capture." Electronic Thesis or Diss., Institut polytechnique de Paris, 2024. http://www.theses.fr/2024IPPAE019.

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Abstract:

Les émissions de CO2 provenant des activités industrielles ont été un facteur majeur de la hausse rapide des températures mondiales au cours du siècle dernier. La menace du réchauffement climatique a poussé la plupart des pays industrialisés à s'engager à réduire les concentrations de CO2. Cette thèse est consacrée à deux thèmes liés à la réduction des émissions de CO2. La première partie consiste à utiliser des systèmes de pompes à chaleur à absorption pour convertir l'énergie de basse qualité en énergie de haute qualité, augmentant ainsi l'efficacité énergétique des systèmes industriels, réduisant la consommation d'énergie et les émissions de CO2. Les données VLE des solutions IL-eau ont été corrélées en utilisant les modèles NRTL et e-NRTL. Des calculs supplémentaires ont été effectués pour évaluer les performances des fluides de travail dans les ARS sous différentes conditions de fonctionnement. Les résultats indiquent que la paire de travail sélectionnée présente de bonnes performances et un potentiel de remplacement des paires traditionnelles.La deuxième partie de la thèse se concentre sur la modélisation des mélanges contenant du CO2 , and particulier les mélanges avec les alcanes et les fluides frigorigènes. La version multipolaire de l’équations d'état SAFT-VR Mie a été choisie pour étudier le comportement de phase et les propriétés de transport de ces mélanges. Un modèle prédictif pour ces mélanges a ainsi été développé, afin de déterminer leurs équilibres entre phase. Un très bon accord avec les données expérimentales de corps pur et des mélanges est obtenu, démontrant le rôle important du terme multipolaire dans l’équation d’état
CO2 emissions from industrial activities have been a major factor in the rapid rise in global temperatures over the last century. The threat of global warming has prompted most industrialized countries to commit to reducing CO2 concentrations. This thesis focuses on two themes related to CO2 emission reduction. The first part is to use absorption heat pump systems to convert low-grade energy into high-grade energy, thereby increasing the energy efficiency of industrial systems, reducing energy consumption and CO2 emissions. The ELV data of IL-water solutions were correlated using NRTL and e-NRTL models. Additional calculations were performed to evaluate the performance of working fluids in ARS under different operating conditions. The results indicate that the selected working pair has good performance and potential to replace traditional pairs.The second part of the thesis focuses on the modeling of mixtures containing CO2, and in particular mixtures with alkanes and refrigerants. The multipolar version of the SAFT-VR Mie equation of state was chosen to study the phase behaviour and transport properties of these mixtures. A predictive model for these mixtures was thus developed, in order to determine their phase equilibria. A very good agreement with the pure component and mixture experimental data is obtained, demonstrating the important role of the multipolar term in the equation of state

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Amararene, Fatiha. "Absorption de composés soufrés par des solvants à base d'alcanolamines." Paris, ENMP, 2003. http://www.theses.fr/2003ENMP1138.

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Mosadegh, Sedghi Sanaz. "Fabrication and characterization of new and highly hydrophobic hollow fiber membranes for CO2 capture in membrane contactors." Thesis, Université Laval, 2013. http://www.theses.ulaval.ca/2013/30490/30490.pdf.

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Abstract:

Dans ce projet de doctorat, des membranes microporeuses (fibres creuses) et hautement hydrophobes à base de polyéthylène basse densité (LDPE) pour utilisation dans la capture du CO2 dans des contacteurs gaz-liquide à membrane (GLMC), ont été fabriquées en utilisant une nouvelle méthode simple, sans solvant ou diluants, autant écologique qu’économique, et qui ne nécessite aucun post-traitement mécanique ou thermique. Pour produire des fibres creuses et contrôler leur porosité, on combine deux techniques, l’extrusion et le lavage de sel. Un mélange de LDPE et de particules de NaCl de différentes concentrations en sel conduit à la production des fibres (par extrusion) qui sont ensuite immergées dans l’eau pour éliminer le sel emprisonné dans le polymère et obtenir autant une structure microporeuse qu’une surface rugueuse hautement hydrophobe. La nouvelle méthode constitue une alternative très prometteuse aux méthodes actuellement utilisées pour la fabrication des membranes hydrophobes, principalement basées sur un processus d'inversion de phase qui implique des solvants toxiques et coûteux. Les membranes fabriquées ont été caractérisées en termes de morphologie, densité, porosité et distribution de taille des pores, hydrophobicité, pression de percée et propriétés mécaniques. Comme le phénomène de mouillage des membranes en contact avec les solutions absorbantes est la cause principale de la réduction de l’efficacité des GLMC à long terme, une étude approfondie sur la compatibilité membrane/liquide absorbant a été réalisée. La stabilité morphologique, chimique et thermique des membranes en contact avec différentes solutions aqueuses d'alcanolamines à base de monoéthanolamine (MEA) et 2-amino-2-hydroxyméthyl-1,3-propanediol (AHPD), ainsi que des mélanges MEA/PZ (pipérazine) et AHPD/PZ, a été investiguée en détail.
In this work, highly hydrophobic low density polyethylene (LDPE) hollow fiber membranes aiming to be used for CO2 capture in gas-liquid membrane contactors (GLMC) were fabricated using a simple, novel method, without solvent or diluents, economic and environmentally friendly, which does not require any mechanical or thermal post-treatments. In order to produce hollow fibers and control their porosity, the process combines melt extrusion and template-leaching techniques. A mixture of LDPE and NaCl particles first produce blends with different salt contents. A microporous structure and a rough highly hydrophobic surface can then be produced by leaching the salt particles from the hollow fiber matrix via immersion in water. The new method represents a very promising alternative to conventional membrane fabrication approaches which are mainly based on phase inversion process that involves toxic and expensive solvents. The fabricated membranes were characterized in terms of morphology, density, porosity and pore size distribution, hydrophobicity, breakthrough pressure and mechanical properties. Since the phenomenon of membrane wetting by liquid absorbents is the major cause of the reduction of long-term efficiency of GLMC, a comprehensive study on the compatibility between membrane and absorbent liquid was performed. Morphological, chemical and thermal stability of LDPE membranes in contact with different aqueous alkanolamine solutions including monoethanolamine (MEA) and 2-amino-2-hydroxymethyl-1,3-propanediol (AHPD), as well as blends of MEA/PZ (piperazine) and AHPD/PZ, was investigated in detail.

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Tourailles, Gilles. "Modalités d'absorption percutanée à partir de terre contaminée par une substance chimique." Paris 11, 2001. http://www.theses.fr/2001PA114815.

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Ho, Ngoc linh. "Captage du CO2 par des solvants physiques confinés dans des materiaux poreux." Thesis, Aix-Marseille 2, 2011. http://www.theses.fr/2011AIX22089.

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Abstract:

Dans ce travail, l’existence et les mécanismes fondamentaux sous-jacents à l’augmentation de la solubilité du CO2 dans les matériaux hybrides. De nombreux supports solide et solvants physiques sont testés. Les adsorbants hybrides synthétisés sont par la suite évalués en mesurant les isothermes d’adsorption du CO2. Généralement, tous les adsorbants hybrides montrent une augmentation de la solubilité du CO2 en comparaison avec le solvant physique. Les résultats obtenus mettent en évidence, certaines conditions à remplir pour l'obtention d'un adsorbant hybride efficace. On montre notamment que le support solide doit posséder une structure mésoporeuse avec une forte surface spécifique. De plus, on identifie une taille optimale du solvant permettant d'obtenir une solubilité améliorée. Parmi tous les candidats testés, le N-méthyl-2-pyrrolidone confiné dans un support mésoporeux de MCM-41 s’est avéré être l’adsorbant hybride dont les performances d'adsorption sont les plus importantes. Des simulations de Monte Carlo dans l'ensemble grand canonique sont ensuite effectuées, afin d'interpréter le comportement de la solubilité du CO2 dans un système modèle d’adsorbant hybride à base de MCM-41. Les mécanismes microscopiques sous-jacents à l’augmentation de la solubilité sont notamment clairement identifiés. La présence des molécules de solvant favorise l'adsorption des molécules de CO2 dans le pore, engendrant une augmentation de la solubilité dans l’adsorbant hybride par rapport à celle de l’adsorbant natif ainsi qu’à celle du solvant macroscopique. De plus, pour évaluer l’efficacité de captage du CO2 de ces adsorbants hybrides, l'effet des interactions entre les adsorbats et le solide ainsi que l’impact de la taille de la molécule du solvant sur la solubilité du CO2 sont étudiés. Nous avons constaté qu’un système hybride idéal doit présenter une faible interaction entre le solvant et le solide et une forte affinité entre le solvant et le CO2. De plus, on identifie l'existence d'une taille optimale de solvant permettant de maximiser la solubilité du CO2 dans le système hybride. D’après les résultats de la simulation, la couche de solvant crée des pseudo-micropores dans le solide mésoporeux MCM-41, et permet à plus de molécules de CO2 d’être absorbés sous l'influence d'un confinement et d'une interaction surfacique plus importants
In this work, we investigate the existence and the fundamentals mechanisms underlying the apparition of enhanced CO2 solubility in hybrid materials. A number of prospective solid supports and physical solvents are chosen and the synthesized hybrid adsorbents are subsequently evaluated by measuring CO2 adsorption isotherms. Generally, all the hybrid adsorbents show an enhancement of CO2 solubility compared with the bulk physical solvent. According to further investigation, we have obtained certain requisites for a good solid support, of which structure should be mesoporous with large surface area. In addition, there is an optimized solvent's size to achieve an enhanced solubility. As a result, among the candidates, the N-methyl-2-pyrrolidone confined in MCM-41 adsorbent is proven to be the most suitable hybrid adsorbent for an effective CO2-removal application. In order to gain a deeper insight, Grand Canonical Monte Carlo simulations are then performed to interpret the CO2 solubility behavior in a modeled system of hybrid MCM-41 adsorbent. As a result, the microscopic mechanisms underlying the apparition of enhanced solubility are then clearly identified. In fact, the presence of solvent molecules favors the layering of CO2 molecule within the pores thereby the CO2 solubility in hybrid adsorbent markedly increases in comparison with the one found in the raw adsorbent as well as in the bulk solvent. In addition, to fully evaluate the efficiency of hybrid adsorbents in capturing CO2, the sorbent-solid interactions along with the solvent molecular size impact on CO2 solubility are further investigated in this study. We found that an ideal hybrid system should possess a weak solvent-solid interaction but a strong solvent-CO2 affinity. Furthermore, an optimal solvent size is obtained for the enhanced CO2 solubility in the hybrid system. According to the simulation results, the solvent layer builds pseudo-micropores inside the mesoporous MCM-41, enabling more CO2 molecules to be absorbed under greater influence of spatial confinement and surface interaction

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Bousquet, Benjamin. "Conception de nouveaux catalyseurs de symétrie C3 pour la valorisation chimique du CO2." Thesis, Lyon, 2017. http://www.theses.fr/2017LYSE1128/document.

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Abstract:

Le dioxyde de carbone (CO2) est une molécule bien connue pour son impact environnemental et son origine anthropique. L'augmentation de sa concentration est en partie responsable du réchauffement climatique. Cependant, elle présente pour les scientifiques un fort potentiel. C'est une source de carbone abondante, renouvelable, non toxique, non corrosive et non inflammable. A l'échelle industrielle, un nombre important de synthèses peut se faire grâce à cette brique moléculaire et donc représente un intérêt économique croissant. Dans ce travail de thèse, nous aborderons la synthèse de carbonates cycliques par couplage d'époxydes avec du CO2. Nous verrons plus particulièrement de nouveaux systèmes catalytiques de symétrie C3 capables de réaliser ce couplage. D’un côté, nous verrons des systèmes catalytiques bi-composants basés sur des sels d’ammonium et des complexes métalliques dérivés de ligands tétra-azotés. D’un autre côté, nous étudierons l’influence de l’immobilisation de catalyseurs monocomposants, les azaphosphatranes, et ses implications en terme de réactivité catalytique
Carbon dioxide (CO2) is a small molecule well-known for its environmental impact and its anthropogenic origin. Increasing its concentration is partly responsible for global warming. However, it has a great potential for scientists. It is an abundant, renewable, non-toxic, non-corrosive, non-flammable carbon source. On the industrial scale, an important number of syntheses can be established thanks to this building block and therefore represents an increasing economic interest. In this thesis, we will discuss the synthesis of cyclic carbonates by coupling epoxides with CO2. We will see in particular new C3-symmetry catalytic systems capable of performing this coupling. The first two parts will deal with bi-component catalytic systems based on ammonium salts and metal complexes derived from N4-tetradentate ligands. Then, we will study the influence of the immobilization of mono-component azaphosphatrane catalysts on catalytic activity

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Lawrence, James. "Differential absorption LiDAR for the total column measurement of atmospheric CO2 from space." Thesis, University of Leicester, 2012. http://hdl.handle.net/2381/10379.

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Abstract:

Since the beginning of the industrial revolution (1750 to 1800) the Earth’s atmospheric composition has undergone significant change as a result of human activities, in particular the burning of fossil fuels. As a consequence the atmospheric concentrations of a number of gases known to be influential to the Earth’s climate have increased far beyond natural levels. Atmospheric gases such as carbon dioxide which naturally exist in the Earth system have increased in correlation with anthropogenic emissions. The effect of this perturbation on the Earth system has been predicted through computer simulations to have undesirable consequences on the Earth’s future climate. The present measurement systems for atmospheric carbon dioxide have limited spatial coverage and temporal resolution which restricts their ability to accurately attribute observations of atmospheric composition to particular terrestrial sources and sinks. This inability to accurately locate and quantify the key carbon dioxide sources and sinks in the terrestrial and marine biospheres is hindering the understanding of the processes that are driving the Earth’s natural uptake of approximately half of the anthropogenic carbon dioxide emissions. With such uncertainty it is currently unknown precisely how the Earth’s climate will respond to global warming in the future. Through computer simulation it has been demonstrated that improving the spatial distribution of global measurements of atmospheric carbon dioxide is likely to advance the present understanding of the Earth’s terrestrial sources and sinks. Regions that require particular improvement in measurement coverage are the southern oceans owing to a lack of landmass on which to site instruments, and much of the tropics because of difficulties in locating instruments in some of the worlds more politically unstable regions. Satellite remote sensing instruments which measure atmospheric carbon dioxide from low Earth orbit provide some coverage of these sparsely sampled locations, however cloud cover often prevents measurements being made (particularly in the tropics), and limited latitudinal coverage caused by current instruments using passive remote sensing techniques prevents measurements at very high and low latitudes (including much of the southern ocean during local winter). An alternative remote sensing technique has been proposed in the scientific literature for measuring atmospheric carbon dioxide concentrations using laser emissions from a satellite platform known as total column differential absorption LiDAR (TC-DIAL). The TC-DIAL technique has been identified as having the theoretical potential to meet the coverage and precision requirements to greatly aid in identifying and quantifying terrestrial carbon dioxide sources and sinks. The TC-DIAL technique has the potential to achieve these goals largely owing to its unique capabilities of being able to make measurements during both the day and night and at all latitudes with a footprint which may be small enough to see between patchy cloud cover in the tropics. This thesis builds on previous studies of the TC-DIAL measurement technique from a satellite platform to assess its current and future capabilities to meet the observation requirements defined by the atmospheric carbon and modeling scientific communities. Particular investigations are carried out to assess the optimum system configuration in the context of global carbon modeling using up-to-date spectroscopy and instrument parameters for the latest technology. Optimum systems for both direct and heterodyne detection TC-DIAL instruments are defined, and it is found that direct detection provides the lowest retrieval errors under clear sky conditions. For a system based on current technology TC-DIAL retrievals are expected to have errors of approximately 0.68 ppm for direct detection and 1.01 ppm for heterodyne detection over a 50 km surface track. Using global cloud statistics two suitable pulse repetition frequencies (PRF) for a heterodyne detection system have been identified as 5 and 15 kHz. These PRF’s provide the minimum probability of an effect known as cross signal contamination occurring when measurements are made in the presence of cloud. In this thesis it is shown that the retrieval error incurred by cross signal contamination is > 16 ppm for a heterodyne detection TC-DIAL system measuring through cloud with optical depth > 2. The most important retrieval error component in TC-DIAL retrievals has been found to be the uncertainties introduced by the use of numerical weather prediction data for the ancillary atmospheric profiles. The limited spatial resolution of current NWP models (> 20 km) implies the uncertainties associated with the ancillary data are required to be treated as systematic, and as a consequence their errors dominate over other TC-DIAL retrieval errors following multiple pulse integration.

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Fernandez, Cormarie. "Etude physico-chimique de molécules photoprotectrices. Formulation et évaluation du passage transdermique de la benzophénone-3." Montpellier 1, 2000. http://www.theses.fr/2000MON13503.

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Garin, Lionel. "Traitement d'un effluent gazeux humide par adsorption/réaction chimique et catalyse." Chambéry, 2005. http://www.theses.fr/2005CHAMS061.

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Abstract:

L'étude effectuée porte sur la mise au point d'un système compact de traitement d'un affluent gazeux humide faiblement concentré en dioxyde d'azote et en monoxyde de carbone. L'objectif est le traitement de sources diffuses de pollution afin d'assurer dans de petits volumes une qualité d'air optimale. Pour cela, nous avons choisi des procédés basés sur l'absorption, l’absorption et/ou les réactions chimiques et mis en œuvre en lit fixe. Le temps de séjour du gaz est de quelques dizaines de ms et sa température proche de celle de l'ambiance. Différents matériaux absorbants et catalyseurs, ont donc été étudiés sur deux montages expérimentaux : - Un banc d'essais permettant de tester des volumes de matériaux inférieurs à 0,06 L en maîtrisant les différents paramètres. L’effluent gazeux y est reconstitué par mélange d'air, de CO et de NO2. L'humidité est générée par barbotage du gaz dans de l'eau ou par injection directe de vapeur; - Un prototype en vraie grandeur (6 à 10 L de matériaux) sur lequel est effectué le traitement de l'efffluent gazeux réel. Il apparaît que le produit le plus intéressant pour le traitement du dioxyde d'azote est un charbon actif imprégné d'hydroxyde de potassium. L'oxydation catalytique du monoxyde de carbone dans ces conditions peut être effectuée par un catalyseur ternaire Pt-Pd-SnO2/AI2O3. L'influence des différents paramètres (humidité, temps de séjour, concentration, température) sur l'activité de ces deux matériaux a été étudiée. La neutralisation du NO2 sur le charbon actif nécessite une certaine humidité du gaz (> 40% à 40°C). Une conversion du NO2 en NO à faible humidité ou pour des temps de travail importants a été observée. La capacité de fixation du NO2 sur le charbon actif imprégné de KOH a été mesurée. La détermination des mécanismes de neutralisation ainsi qu'un modèle permettant d'estimer l'efficacité initiale sont proposés. En ce qui concerne le catalyseur, les paramètres cinétiques d'oxydation du monoxyde de carbone présent dans de l'air sec ou humide ont été déterminés. Une réduction du dioxyde d'azote en présence de monoxyde de carbone (NO2 + CO → NO + CO2) a aussi été observée. Pour valider ces résultats, des essais de longue durée ont été menés sur le prototype et ont permis de mettre en évidence différents problèmes relatifs à la mise en œuvre des matériaux retenus
The present work deals with the development of a compact system for the treatment of low concentrations in nitrogen dioxide and carbon monoxide in a wet gas. The aim of this work is to treat diffuse pollution sources in order to ensure, for example in small factory premises, a good air quality. To do that, a fixed bed process based on adsorption, absorption and/or chemical reaction was chosen. The residence time of the gas in the reactor is about ten milliseconds and the temperature is close to room value. Various, commercial or not, adsorbents and catalysts materials were tested on two experimental devices : - A set up which allows us to test volumes of materials lower than 0,06 L with the control of the different parameters. The gas is reconstituted by the mixing of air with pure CO and NO2 gases. Humidity is generated by gas bubbling in water or by water steam injection; - A full-scale prototype (6 to 10 L of material) on which is carried out the real gas treatment. It appears that the most interesting product for the nitrogen dioxide treatment is an hydroxide potassium impregnated activated carbon. The catalytic oxidation of carbon monoxide in this conditions can be made by a ternary Pt-Pd-SnO2/AI2O3 catalyst. The influence of the parameters (humidity, residence time, concentration, temperature) on the activity of these two materials was studied. The NO2 neutralization on activated carbon requires minimum gas humidity (40% at 40°C). A NO2 to NO conversion at low humidity or for important working time was observed. The NO2 fixation capacity of the KOH impregnated activated carbon was measured. The determination of the neutralization mechanisms and a model for estimate initial efficiency are proposed. As regards catalyst, kinetics parameters for the oxidation of carbon monoxide present in dry or wet air were determined. A nitrogen dioxide reduction in the presence of carbon monoxide (NO2 + CO → NO + CO2) is also observed. To confirm these results, long duration tests were carry out on the full-scale prototype and allowed to highlight various problems relating to the use of the two materials selected

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Susianto. "Absorption simultanée de SO 2 et NO 2 dans un réacteur gaz-liquide mécaniquement agité." Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 2001. http://www.theses.fr/2001INPL015N.

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Abstract:

Dans le cadre du traitement d'un effluent gazeux contenant simultanément du dioxyde de soufre (SO 2) du dioxyde d'azote (NO 2), l'objectif de l'étude est d'utiliser, après absorption des deux réactifs dans une phase aqueuse, le caractère réducteur des ions sulfites pour transformer les ions nitrites en produits moins pénalisants vis-à-vis de l'environnement, la réaction étant effectuée a une température voisine de la température ambiante. La réaction entre les ions sulfites et nitrites est étudiée a 25 °c dans un réacteur ferme mécaniquement agite en présence d'un excès de sulfites. Elle dépend fortement du ph. Pour les ph fortement acides (pH < 1), la réaction conduit a la formation de protoxyde d'azote (N 2O). En milieu légèrement acide (pH compris entre 4 et 5), les ions nitrites sont transformes en acide hydroxylamine disulfonique (HADS). Pour des ph compris entre 2 et 3, la transformation fait apparaitre les deux étapes précédentes et une troisième étape correspondant a une disparition de l' HADS. Enfin, pour des ph neutres et basiques, il n'y a aucune interaction entre les ions nitrites et sulfites. La cinétique de la réaction entre les pH 4 et 5 est du premier ordre pour chacun des deux réactifs et pour les ions h , la valeur de la constante de vitesse a 25°c étant égale a 3,92 x 10 [puissance]3 mol -2. L 2. S -1. L’absorption simultanée du dioxyde de soufre et du dioxyde d'azote est ensuite étudiée dans réacteur gaz-liquide mécaniquement agite, ferme pour la phase liquide et ouvert pour la phase gazeuse. Après avoir précise la nature de l'écoulement de la phase gazeuse au sein du réacteur, les caractéristiques de transfert gaz-liquide des deux réactifs sont évaluées de manière indépendante pour chacun des deux réactifs a pH 4 et 5. Les variations du débit de réactif transféré et de l'efficacité du transfert gaz-liquide sont précisées en fonction du débit volumique de phase gazeuse. L’absorption simultanée des deux réactifs montre que le transfert du SO 2 est limite par la résistance diffusionnelle en phase gazeuse. En revanche, celui de NO 2 est modifié et augmente sensiblement par suite de la réaction entre les ions nitrites et sulfites. Une modélisation simplifiée du réacteur gaz-liquide permet de rendre compte des variations au cours du temps des concentrations de sulfites et de nitrites de la phase aqueuse du réacteur gaz-liquide mécaniquement agité.

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Costa-Coquelard, Claire. "Formation de nouveaux complexes porphyrine(s)-polyoxométallates(s) : étude physico-chimique et photocatalytique." Paris 11, 2007. http://www.theses.fr/2007PA112214.

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Abstract:

Ce travail concerne la formation et l’étude physico-chimique et photocatalytique de nouveaux complexes de type {Porphyrine(s)–polyoxométallate(s)} pour des applications en photocatalyse, particulièrement dans le domaine environnemental (purification des eaux polluées par les métaux…). Deux types de systèmes ont été réalisés. Le premier consiste en un complexe par coordination 1:1 entre une porphyrine base libre portant un groupement pyridyle et le polyoxométallate monosubstitué de type Keggin [CoSiW11O39]6- et a été caractérisé par RMN du 1H, spectroscopies de luminescence et électrochimie. Le second système repose sur des assemblages électrostatiques entre des métalloporphyrines tétracationiques [ZnTMePyP]4+ et différents polyoxométallates de type Dawson fortement chargés négativement [P2W18O62]6- et [M4(P2W15O56)2]n-. La stoechiométrie des complexes électrostatiques formés ainsi que les constantes de formation ont été déterminées à partir des mesures d’absorption UV-visible et de fluorescence stationnaire. Dans chaque cas, un unique complexe non luminescent a été obtenu suivant une réaction totale, la stoechiométrie du complexe dépendant de la charge et de la taille du polyanion de départ. Des études en spectroscopie d’absorption transitoire nanoseconde n’ont pas permis de mettre en évidence des transferts d’électrons aux temps longs des porphyrines vers les polyoxométallates. Enfin, l’activité photocatalytique de ces systèmes électrostatiques pour la photoréduction d’ions métalliques Ag+ a été démontrée et comparée à celle des précurseurs. Cette étude a montré l’influence du métal M des [M4(P2W15O56)2]n- et a permis d’établir les mécanismes photocatalytiques
This work deals with the formation and the physico-chemical and photocatalytic study of new complexes of type {Porphyrine(s) – polyoxometalate(s)} for applications in photocatalysis, particularly in the environmental field (purification of the water polluted by metals, nitrites…). Two types of systems were invetigated. First, a 1:1 complex by coordination between a free base porphyrin bearing a pyridyl group and the monosubstituted Keggin polyoxometalate [CoSiW11O39]6- was characterised by 1H NMR, luminescence spectroscopies and electrochemistry. Second, electrostatic assemblies between tetracationic metalloporphyrins [ZnTMePyP]4+ and different polyoxometalates type Dawson strongly negatively charged, [P2W18O62]6- and [M4(P2W15O56)2]n- were studied. The stoichiometry and the formation constant of these complexes were determined by UV-visible and fluorescence spectroscopies. In each case, a single and nonluminescent complex was obtained according to a total reaction. The stoichiometry of the system depends on the charge and the size of the starting polyanion. Studies by nanosecond flash photolysis did not reveal any long lived electrons transfers from the porphyrins towards the polyoxometalates. At last, the photocatalytic activity of these electrostatic systems for the photoreduction of Ag+ metal ions was demonstrated and compared with that of the precursors. This study showed the influence of the metal M in [M4(P2W15O56)2]n and made it possible to establish the photocatalytic mechanisms from the redoxproperties of the compounds

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Deyme, Michel. "Modification de la composition chimique superficielle de polymères : étude de l'adsorption du collagène aux interfaces air ou polymère/solutions aqueuses." Paris 11, 1989. http://www.theses.fr/1989PA114804.

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Kunze, Anna-Katharina [Verfasser]. "Intensified reactive absorption processes for CO2 separation using enzyme accelerated solvents / Anna-Katharina Kunze." München : Verlag Dr. Hut, 2016. http://d-nb.info/1084385406/34.

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Dissertations / Theses on the topic 'Absorption chimique du CO2'

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