Tesi sul tema "Adsorption et échange d’ions"
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Pasquet, Paul-Loup. "Couplage de procédés appliqués à la récupération et valorisation de biomolécules d'un effluent résiduaire brassicole". Electronic Thesis or Diss., Strasbourg, 2023. http://www.theses.fr/2023STRAF083.
Abstract (sommario):
L’industrie brassicole dispose de tous les atouts pour se transformer en bioraffinerie en lien avec le développement d’une bioéconomie durable. Un coproduit brassicole a été identifié comme source de composés phénoliques qui pourraient remplacer les additifs antioxydants des industries agroalimentaires, cosmétiques, etc. Ce manuscrit rapporte les travaux réalisés en collaboration avec une entreprise brassicole ayant pour objectif la valorisation de biomolécules, mais aussi la réutilisation de produits chimiques et d’eau. La composition physico-chimique du coproduit a été déterminée et les composés phénoliques ont été identifiés. La récupération de ces composés biosourcés a été étudiée par (1) la sélection de membrane d’ultrafiltration pour la clarification du coproduit, (2) l’optimisation d’un procédé couplant ultra-nanofiltration de clarification/concentration (pH, conditions hydrauliques, etc.) avec l’étude conjointe des mécanismes de transfert et de colmatage, (3) l’investigation de procédés de récupération alternatifs à la filtration membranaire comme l’adsorption sur résine, et (4) la réalisation d’une étude technico-économique, afin d’apprécier la rentabilité d’une mise en œuvre industrielle du procédé développéThe brewing industry has the potential to play a major role in the development of a sustainable bioeconomy by becoming a biorefinery. A brewing byproduct has the potential to replace antioxidant additives in various industries such as food and cosmetics, as it contains high levels of phenolic compounds. In collaboration with a brewery company, researches were conducted to valorizebiomolecules and reuse chemicals and water. Physico-chemical and phenolic composition of the byproduct was characterized. Bio-based phenolic compounds were recovered with (i) ultrafiltration membrane selection for the wastewater clarification, (ii) optimization of coupled ultra-nanofiltration clarification/concentration process with selectivity and fouling mechanisms investigation, (iii) exploration of alternative recovery processes such as resin adsorption, and (iv) performance of a business case study in order to assess economic performances of designed process in an industrial scale
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Boucheffa, Youcef. "Adsorption d'oléfines et de paraffines sur la zéolithe 5A". Poitiers, 1997. http://www.theses.fr/1997POIT2302.
Abstract (sommario):
La separation des n et iso paraffines sur la zeolithe 5a permet d'ameliorer l'indice d'octane des essences. Toutefois les tamis perdent leur efficacite au cours du temps suite a la formation de composes carbones. La presence d'olefines dans la charge et l'adsorption de molecules branchees dans les pores de la zeolithe sont responsables de la desactivation des tamis. Les objectifs de ce travail sont de mieux comprendre les phenomenes de cokage de la zeolithe 5a a partir d'olefines et de verifier l'adsorption de molecules branchees dans la microporosite de cette zeolithe. Nous montrons qu'entre 80 et 420c, le propene et l'isobutene sont transformes en composes lourds (oligomeres a basse temperature et aromatiques a haute temperature) qui restent bloques dans les pores de la zeolithe. A basse temperature (t 150c), les oligomeres formes peuvent etre facilement eliminables par un traitement thermique sous vide. A l'aide de mesures d'adsorption realisees au cours du cokage et de la regeneration, nous montrons que le coke depose a partir du propene est reparti de facon homogene dans les cavites de la zeolithe alors que sa repartition est heterogene a partir de l'isobutene. Le coke serait plutot localise dans les cavites proches de la surface externe. Dans le cas de l'adsorption de molecules branchees en c#5 et c#6, nous montrons que ces molecules peuvent penetrer dans la porosite de la zeolithe et etre piegees dans les cavites. Dans le cas de l'isopentane, plus la temperature est faible plus l'adsorption est importante et plus sa desorption sous vide est facile. Quand la temperature augmente (t 250c) nous observons a cote de l'isopentane la formation d'oligomeres et de composes aromatiques qui restent bloques dans les cavites. Dans ce cas, la desorption sous vide de l'isopentane devient limitee. Enfin, sur les zeolithes 5a possedant differents taux d'echange, nous montrons qu'a basse temperature les quantites d'isopentane adsorbees dependent seulement des ouvertures des pores. En revanche, a partir de 250c, l'acidite de la zeolithe peut egalement jouer un role non negligeable dans la formation de coke.
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Geoffray, Fabien. "Étude et réalisation par échange d’ions sur verre de guides d’onde à fort confinement pour des applications non-linéaires". Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GRENT008/document.
Abstract (sommario):
L’optique intégrée sur verre est une technologie mature dont les nombreuses applica-tions vont des télécommunications optiques aux capteurs. L’amélioration constante des per-formances des dispositifs réalisés est basée sur une densification des fonctions et donc uneréduction des dimensions des guides d’onde ainsi qu’une augmentation de la densité de puis-sance que ceux-ci transportent. Dans ce travail, nous avons donc étudié les performancesultimes de la technologie de l’échange d’ions argent/sodium sur verre en matière de confi-nement et de longueur de propagation. En particulier, dans le cas de la génération d’effetsnon-linéaires, nous avons mis en évidence la nécessité de trouver un compromis entre ces deuxaspects. Nous démontrons alors que les performances des guides d’onde obtenus par échanged’ions argent/sodium sont intrinsèquement limitées par les pertes optiques attribuées à laprésence d’argent métallique. Ceci se traduit par la présence d’un seuil d’endommagementà fortes densités de puissances. Pour dépasser cette limitation nous avons proposé et ini-tié alors un changement radical de technologie dont nous présentons les premiers résultatsobtenus par échange thallium/sodium sur un verre spécifiquement développéGlass integrated optics is a key enabling technology which applications range from opticaltelecommunications to sensors. The steady improvement of devices performances is sustainedby an increasing functions density and thus smaller waveguides supporting higher powerdensities. In this work we investigate the ultimate performances in terms of confinementand propagation length of the silver/sodium ion-exchanged waveguides fabricated on glasstechnology. In particular, a trade-off between these two features has been highlighted inthe case of nonlinear effects. We then demonstrate that the performances of silver/sodiumion-exchanged waveguides are mainly limited by optical losses introduced by metallic silveraggregates even for buried low-losses waveguides. Hence the waveguides exhibit a damagethreshold for high power densities. To overcome this limitation a major technology changehas been initiate and we present the first results obtained by thallium/sodium ion exchange
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Doka, Nassionou Geoffroy André. "Cinétique de formation de coke et régénération de zéolithes EMT et FAU". Poitiers, 1997. http://www.theses.fr/1997POIT2260.
Abstract (sommario):
Par rapport aux resultats obtenus sur hfau, nous comparons ici sur zeolithes emt, l formation et l'analyse de coke ainsi que son influence sur leurs proprietes d'adsorption. Les vitesses d'oxydation du coke ont egalement ete etudiees et comparees. A partir du propene a 450c et a iso-rapport si/al, la formation de coke est toujours plus rapide sur zeolithes hemt que sur hfau. Cette difference est due a la plus grande acidite et a la presence des sites acides plus forts sur zeolithes hemt. La composition du coke est aussi differente, la proportion de coke insoluble dans le chlorure de methylene (composes tres polyaromatiques) est plus faible sur hemt que sur hfau. Cependant, avec les deux zeolithes, le coke soluble dans le chlorure de methylene est essentiellement constitue de trois familles de composes: alkyl-benzofluoranthenes, alkyl-indenofluoranthenes et alkyl-benzoindenopyrenes, la proportion d'alkylbenzofluoranthenes, les molecules les moins volumineuses, est plus grande sur hemt que sur hfau. Ceci peut etre attribue a la difference de structure poreuse des deux zeolithes et en particulier a la presence d'hypocages dans hemt. Les zeolithes cokees ont ete oxydees sous oxygene. Avec les zeolithes hfau, l'oxydation du coke devient de plus en plus difficile lorsque le rapport si/al de la zeolithe augmente. Les memes resultats sont trouves avec les zeolithes hemt a faible taux de coke, par contre lorsque le pourcentage de coke est superieur a 10% les vitesses d'oxydation du coke sont pratiquement independantes du rapport si/al de la zeolithe. Cependatn, quelle que soit la teneur en coke ce dernier s'oxyde plus difficilement sur hemt que sur hfau bien que celui-ci soit moins polyaromatique. Ceci peut etre relie a la structure poreuse de la zeolithe hemt et/ou a une forte adsorption des molecules de coke sur les sites acides plus forts de hemt. D'autre part, ous montrons sur hemt que la presence d'ions sodium favorise l'oxydation du coke
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Mornard-Pochet, Bernadette. "Adsorption et rétention des tensio-actifs anioniques par une argile kaolinique : application à la récupération assistée du pétrole". Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1987. http://www.theses.fr/1987NAN10102.
Abstract (sommario):
L'étude est réalisée avec de l'argile provenant de Guizengeard (Charentes) et deux agents de surface : l'octylbenzènesulfonate de sodium (OBSNa) et le 4-dodécylbenzènesulfonate de sodium (4 DBS Na). Les résultats expérimentaux sont utilisés pour développer un modèle et déterminer la valeur de la constante de sélectivité à retenir pour calculer les quantités de cations échangées en fonction des conditions expérimentales. Ce modèle est également utilisé pour interpréter les isothermes de rétention du 4 DBS Na et de l'OBS Na sur la kaolinite
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Gamon, Jacinthe. "Dopage et interfaces optimisés de semiconducteurs : étude de deux systèmes complémentaires BiCuOS et ZnO". Thesis, Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066164.
Abstract (sommario):
Le domaine émergeant de l’électronique imprimée nécessite de nouveaux matériaux peu coûteux et non toxiques pour réaliser de nombreux systèmes tels que des circuits logiques, des capteurs, des affichages, des thermoélectriques ou même du photovoltaïque sur substrat souple. Il s’agit aussi d’optimiser le fonctionnement de couches granulaires de semiconducteurs de type n et p.BiCuOS a été identifié comme un semiconducteur de type p possédant des propriétés intéressantes. Cependant, sa forte sous stoechiométrie en cuivre induit un dopage de type p trop élevé qui nuit à ses propriétés semiconductrices. De plus, comme la plupart des composés à base de chalcogénures, BiCuOS se décompose lors d’un frittage, et ne peut être densifié thermiquement. Dans le but d’optimiser des couches minces de BiCuOS, des solutions doivent ainsi être trouvées pour i) réduire le taux de dopage ; ii) obtenir de bonnes mobilités dans des couche peu denses. De nombreuses substitutions chimiques ont été essayées telles que celle du soufre par l’iode et celle du cuivre par l’argent. Ces substitutions ont permis de réduire fortement le taux de porteurs de charge. D’autre part, nous avons étudié l’effet du greffage de molécules à la surface des grains de semiconducteurs sur la conduction électronique. Des molécules conjuguées (acides téréphtaliques substitués) et des polymères dérivés des polythiophènes ont été adsorbés à la surface d’un semiconducteur modèle de type n, ZnO. L’amélioration du transfert électronique intergranulaire a été expliquée par le saut des électrons au travers de la LUMO de ces molécules.L’élaboration d’encres de particules semiconductrices stabilisées par de telles molécules a permis la fabrication par voie liquide de jonctions diodes p-n ZnO/BiCuOS avec de bonnes performances malgré l’absence de propriétés photovoltaïques. Plus largement, ce travail est une contribution à la mise en forme de nouveaux systèmes d’électronique hybride par voie de chimie douce, dont le développement permettrait la commercialisation de technologies plus respectueuses de l’environnementThe emerging domain of printed electronics requires new cheap and non-toxic materials for applications such as logic devices, sensors, displays, thermoelectric and photovoltaic devices. It also requires optimizing the conduction in granular semiconductors. BiCuOS has been identified as a promising p-type semiconductor for such applications. However, its high copper under-stoichiometry, induces an important p-type doping, which is detrimental for its use as a photovoltaic absorber. Moreover, like all chalcogenide based materials, it shows a poor chemical stability during sintering, thermal treatment necessary to enhance transport properties. In order to optimize its properties, solutions must be found i) to control the doping content, ii) to obtain good charge carrier mobilities in thin films. On the one hand, we have explored different kinds of substitutions such as iodine for sulfur or silver for copper, which successfully enabled to strongly reduce the charge carrier density. On the other hand, we have studied the effect of grafting conjugated molecules (terephthalic acid and polythiophene derivatives) onto the surface of a model n-type semiconductor (ZnO) to study their effect on the intergranular transport. Electronic transfer improvement occurs by transfer though a lowered energy barrier formed by the LUMO of the molecules. The formulation of optimized inks using these molecules as additives allowed the thin film deposition of p-n diodes formed with ZnO/BiCuOS. Although no photovoltaic effect has been detected yet, the p-n junctions showed high nonlinear properties and are strongly photosensitive. With this work, we have participated to the elaboration of new sulfides and hybrid interfaces systems for the improvement of semiconductor devices. The development of such hybrid electronic devices through soft chemistry method is a valuable step towards the commercialization of sustainable technologies
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Paoli, Hervé. "Étude de la séparation des paraffines en C10-C14 par adsorption sur zéolithe 5A". Lyon 1, 2002. http://www.theses.fr/2002LYO10177.
Abstract (sommario):
La synthèse de tensioactifs par la chaîne LAB (Linear Alkyl Benzene) nécessite des alcanes linéaires allant du C10 au C14, qui doivent être séparés de leurs isomères ramifiés. Le tamis moléculaire utilisé -la zéolithe 5A- est obtenu par échange d'ions et traitement thermique sur une zéolithe 4A. Ces opérations de post synthèse modifient la structure de l'adsorbant et donc ses propriétés d'adsorption et de diffusion. Après avoir obtenu des échantillons de différents taux d'échange et conditions de traitement, la diffraction des rayons X a été utilisée. Un nombre limité de structures ont été affinées par la méthode de Rietveld en se basant sur des résultats de diffraction anomale au seuil K du calcium. La RMN de l'aluminium a aussi été utilisée. Ces données permettent d'expliquer les modifications des propriétés d'adsorption de molécules sondes (H2O, nC6, nC10 et nC14) étudiées par TPD et des propriétés de diffusion étudiées par diffusion quasi élastique des neutrons.
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Zghida, Haïfa. "Utilisation de ligno-celluloses cationiques pour la dépollution des eaux : application à la sorption de surfactants et des oxy-anions du chrome". Lyon 1, 2002. http://www.theses.fr/2002LYO10042.
Abstract (sommario):
Des ligno-celluloses de diverses origines ont été modifiées par greffage de groupes ammonium quaternaire en vue de leur utilisation comme adsorbant pour des polluants présentant un caractère anionique. Les capacités d'adsorption Ca sont modulables selon les conditions expérimentales et varient de 0,3 à 1,32 millimole de sites ammonium par gramme de support. Des surfactants anioniques, le dodécyl sulfate de sodium et le dodécyl benzène sulfonate de sodium, et l'anion oléate sont rapidement adsorbés et solidement retenus sur ces supports grâce à une interaction ionique forte. Les quantités de chaque polluant adsorbées Qa dépendent de la valeur de Ca, mais quel que soit le support utilisé, le rapport Qa/Ca correspond à une stoechiométrie 1/1. D'autres polluants très toxiques, les oxy-anions du chrome VI, ont un comportement très semblable, mais avec Qa/Ca égal à 1/1 pour l'ion chromate et 1/2 pour l'ion dichromate. Dans le cas des molécules à propriétés tensio-actives, cette première fixation d'anions sur les sites cationiques peut entraîner l'agrégation d'autres surfactants, identiques ou différents, voire zwitterioniques, grâce aux interactions entre les chaînes hydrophobes, à condition de maintenir le milieu au repos. La valeur de Qa/Ca atteint alors 1,8-2,5. L'ensemble des résultats obtenus a été traité par les modèles de Langmuir, Freundlich et Jossens. Seul ce dernier rend bien compte du processus d'adsorption sur tout le domaine de concentration utilisé. En raison de la forte interaction ionique, la désorption des polluants, une fois le support saturé, est difficile à réaliser, il faut utiliser des solutions salines de force ionique élevée et opérer bien au-dessus de la température ambiante.
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Thach, Ut Dong. "Echanges d’anions sur ionosilices : de l'élaboration des matériaux aux études physicochimiques et leurs applications en séparation et catalyse". Thesis, Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT239/document.
Abstract (sommario):
L'objectif de cette thèse est le développement de nouveaux échangeurs d'anions à base d’ionosilices. Différents matériaux contenant des entités ammoniums ont été synthétisés par la procédure d'hydrolyse-polycondensation à partir de précurseurs silylés d'ammonium. Ces solides, présentant différentes textures, différentes architectures ou des morphologies ont été obtenus en faisant varier des paramètres de réaction, comme par exemple la nature du tensioactif utilisé. Outre les caractérisations structurales et texturales (adsorption-désorption d’azote, DRX, MET / MEB), nous nous sommes concentrés sur les analyses plus détaillée des propriétés physico-chimiques de ces ionosilices. En particulier, elles présentent une contribution hydrophile élevée par rapport aux silices mésoporeuses classiques ou les organosilices du type PMO (Periodic Mesoporous Organosilica). En outre, ces propriétés interfaciales d’hydrophilie peuvent être modulées soit par l'utilisation de différents précurseurs d'ammonium, soit par l'incorporation par échange d'anions hydrophobes. Enfin, nous avons utilisé ces nouveaux matériaux pour la rétention d’espèces anioniques en milieu aqueux. Nos études montrent que ces ionosilices sont des échangeurs d'anions très efficaces présentant une capacité d'adsorption de Cr (VI) élevée (jusqu’à 2.5 mmol g-1). Ces matériaux possèdent également une capacité d’adsorption d’iodure élevée combinée à une bonne stabilité radiolytique pour des applications de rétention de radionucléides. Des résultats similaires ont été obtenus pour des polluants organiques anioniques tels que les principes actifs (le diclofénac, le sulindac et le p-aminosalicylate) ou des colorants (méthyl orange). Outre le grand potentiel d’application de ces matériaux dans les procédés de séparation, cette étude donne un aperçu intéressant de la morphologie des matériaux grâce à l'accessibilité presque complète des sites cationiques. Toutes ces caractéristiques font de ces matériaux des systèmes de choix pour les applications dans le traitement de l’eau polluée, le stockage à long terme des déchets radioactifs et en tant que support de catalyseurThe objective of this thesis is the development of new anion exchangers based on ionosilica materials. Various materials containing ammonium groups were synthesized by template directed hydrolysis-polycondensation reactions starting from silylated ammonium precursors. Solids displaying different textures, architectures and morphologies were obtained via the modifications of reaction parameters, such as the nature of the used surfactant. Besides the standard structural and textural characterizations (N2 adsorption, XRD, TEM / SEM), we focused on a more detailed physico-chemical analysis of these original and innovative materials. Ionosilicas show an unusually high hydrophilicity compared to classical mesoporous silica or organosilicas of the PMO-type (Periodic Mesoporous Organosilica). Furthermore, the hydrophilicity of ionosilicas can be finely tuned either by the use of various ammonium precursors or the incorporation via exchange of hydrophobic anions. Finally, we used these new anion exchangers for the removal of various anionic species in aqueous media. Our studies show that ionosilicas are highly efficient anion exchanger displaying high capacity for the adsorption of Cr (VI) (up to 2.5 mmol g-1). These materials exhibit also high capacity of iodide combined with high radiolytic stability for radionuclides uptake. Similar results were obtained for organic anionic pollutants, e.g. drugs (diclofénac, sulindac and p-aminosalicylate) and dyes (methyl orange). Besides the high potential of these materials in separation processes, this study gives interesting insights in the materials morphology through the nearly complete accessibility of the cationic sites. All these features make ionosilicas materials of choice for solid-liquid separation processes in water treatment, depollution of industrial wastewater, the nuclear fuel cycle or catalytic support
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Gamon, Jacinthe. "Dopage et interfaces optimisés de semiconducteurs : étude de deux systèmes complémentaires BiCuOS et ZnO". Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2017. http://www.theses.fr/2017PA066164.
Abstract (sommario):
Le domaine émergeant de l’électronique imprimée nécessite de nouveaux matériaux peu coûteux et non toxiques pour réaliser de nombreux systèmes tels que des circuits logiques, des capteurs, des affichages, des thermoélectriques ou même du photovoltaïque sur substrat souple. Il s’agit aussi d’optimiser le fonctionnement de couches granulaires de semiconducteurs de type n et p.BiCuOS a été identifié comme un semiconducteur de type p possédant des propriétés intéressantes. Cependant, sa forte sous stoechiométrie en cuivre induit un dopage de type p trop élevé qui nuit à ses propriétés semiconductrices. De plus, comme la plupart des composés à base de chalcogénures, BiCuOS se décompose lors d’un frittage, et ne peut être densifié thermiquement. Dans le but d’optimiser des couches minces de BiCuOS, des solutions doivent ainsi être trouvées pour i) réduire le taux de dopage ; ii) obtenir de bonnes mobilités dans des couche peu denses. De nombreuses substitutions chimiques ont été essayées telles que celle du soufre par l’iode et celle du cuivre par l’argent. Ces substitutions ont permis de réduire fortement le taux de porteurs de charge. D’autre part, nous avons étudié l’effet du greffage de molécules à la surface des grains de semiconducteurs sur la conduction électronique. Des molécules conjuguées (acides téréphtaliques substitués) et des polymères dérivés des polythiophènes ont été adsorbés à la surface d’un semiconducteur modèle de type n, ZnO. L’amélioration du transfert électronique intergranulaire a été expliquée par le saut des électrons au travers de la LUMO de ces molécules.L’élaboration d’encres de particules semiconductrices stabilisées par de telles molécules a permis la fabrication par voie liquide de jonctions diodes p-n ZnO/BiCuOS avec de bonnes performances malgré l’absence de propriétés photovoltaïques. Plus largement, ce travail est une contribution à la mise en forme de nouveaux systèmes d’électronique hybride par voie de chimie douce, dont le développement permettrait la commercialisation de technologies plus respectueuses de l’environnementThe emerging domain of printed electronics requires new cheap and non-toxic materials for applications such as logic devices, sensors, displays, thermoelectric and photovoltaic devices. It also requires optimizing the conduction in granular semiconductors. BiCuOS has been identified as a promising p-type semiconductor for such applications. However, its high copper under-stoichiometry, induces an important p-type doping, which is detrimental for its use as a photovoltaic absorber. Moreover, like all chalcogenide based materials, it shows a poor chemical stability during sintering, thermal treatment necessary to enhance transport properties. In order to optimize its properties, solutions must be found i) to control the doping content, ii) to obtain good charge carrier mobilities in thin films. On the one hand, we have explored different kinds of substitutions such as iodine for sulfur or silver for copper, which successfully enabled to strongly reduce the charge carrier density. On the other hand, we have studied the effect of grafting conjugated molecules (terephthalic acid and polythiophene derivatives) onto the surface of a model n-type semiconductor (ZnO) to study their effect on the intergranular transport. Electronic transfer improvement occurs by transfer though a lowered energy barrier formed by the LUMO of the molecules. The formulation of optimized inks using these molecules as additives allowed the thin film deposition of p-n diodes formed with ZnO/BiCuOS. Although no photovoltaic effect has been detected yet, the p-n junctions showed high nonlinear properties and are strongly photosensitive. With this work, we have participated to the elaboration of new sulfides and hybrid interfaces systems for the improvement of semiconductor devices. The development of such hybrid electronic devices through soft chemistry method is a valuable step towards the commercialization of sustainable technologies
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Grine, Noureddine. "Propriétés interfaciales de l'alumine et de la zircone en solution aqueuse et en présence de tensioactifs anioniques". Montpellier 2, 1990. http://www.theses.fr/1990MON20268.
Abstract (sommario):
Ce travail est consacre a l'etude de l'adsorption de sels (nacl; kcl) et de tensioactifs anioniques sur l'alumine et la zircone. Nous avons trace les isothermes d'adsorption par spectroscopie u. V. , mesure la charge de surface par microelectrophorese, le ph et enfin effectue des mesures calorimetriques. Les adsorbants ont ete caracterises par n. E. B. , b. E. T. En solution aqueuse par electrophorese et par titrage potentiometrique. On montre que le p. I. E. Et le p. C. N. Ont pratiquement les memes valeurs, donc il n'y a pas d'adsorption specifique. Le processus d'adsorption est compose de quatre etapes: 1) adsorption directe par les interactions electrostatiques, 2) adsorption cooperative, et formation d'agregats de surface, 3) fusion des agregats de surface, 4) formation des micelles en solution, et apparition du plateau de l'isotherme d'adsorption qui se situe autour de la c. N. C.
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Gavach, Marjorie. "Détoxification de condensats de distillerie par osmose inverse, échange d'ions et leur combinaison. Application au recyclage en fermentation alcoolique". Phd thesis, AgroParisTech, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00570412.
Abstract (sommario):
Le recyclage des condensats d'évaporation dans l'étape de fermentation permettrait aux distilleries de diminuer leur consommation d'eau de forage et leur production d'effluents. Actuellement, les condensats sont traités par lagunage avant épandage et pourraient être recyclés comme eau de dilution pour la fermentation si les composés inhibiteurs qu'ils contiennent étaient éliminés : il s'agit de composés phénoliques, acides carboxyliques et dérivés du furane. L'étude du traitement a porté sur les procédés physico-chimiques présentant les meilleures capacités de rétention des composés inhibiteurs cibles : l'osmose inverse, l'échange d'ions et l'adsorption. L'étude des paramètres opératoires de ces procédés et de leurs combinaisons a permis d'optimiser leurs conditions d'application pour améliorer leur efficacité de rétention et de proposer leur mise en œuvre industrielle. L'impact des condensats diversement traités sur l'activité fermentaire des levures a été étudié lors de fermentations en continu. Le caractère fermentescible des condensats traités a été corrélé à l'efficacité de rétention du procédé. L'osmose inverse combinée à l'échange d'ions, permettant l'élimination de 99% des composés inhibiteurs cibles, est le seul procédé qui ne perturbe ni la croissance des levures ni leur production d'éthanol. A partir de cette combinaison on a dimensionné une unité traitant 100 m³.h⁻¹ de condensats. Selon les paramètres opératoires appliqués, on présente le bilan d'effluents produits et de réactifs consommés, ainsi que les installations correspondantes.
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Pelte, Sophie. "Mise en oeuvre de feldspaths naturels pour le traitement d'effluents liquides chargés en métaux lourds". Perpignan, 2002. http://www.theses.fr/2002PERP0454.
Abstract (sommario):
En s'appuyant sur les propriétés structurales et chimiques communes aux zéolithes échangeuses d'ions et aux feldspaths naturels, cette étude vise à évaluer et à améliorer les capacités de feldspaths à piéger des métaux lourds dans des effluents liquides contaminés. Les feldspaths qui sont des minéraux naturels à faible valeur ajoutée, se distinguent des zéolithes par une structure plus compacte. Afin d'accroître leur surface spécifique et leur sélectivité vis-à-vis des métaux étudiés (Cd 2+, Zn 2+, Pb 2+ et Cr 3+), des traitements thermiques entre 200°C et 800°C sont appliqués à l'air sur deux qualités de feldspaths sélectionnés (FELa et FELb). Après refroidissement et mise en suspension en réacteur fermé et agité, les tests montrent que les taux de rétention en ions métalliques dépendent des températures du traitement thermique. Une disparition totale des métaux en solution a lieu en présence de FELa chauffée au-delà de 600°C, tandis que la réctivité diminue progressivement au-dessous de 600°C pour FELa at quel que soit le niveau de température pour FELb. Une approche originale est entreprise pour identifier les mécanismes de rétention (précipitation, échanges ioniques, sorption) aux interfaces feldspath-métaux. Cette approche qui couple différents moyens analytiques (BET, XRD, MEB-WDS, XPS, ICP-OES et mesures électrocinétiques) vise à corréler les modifications physiques et chimiques occasionées par le chauffage sur le minéral à sa réactivité. L'influence du PH et la concentration en électrolytes tels que CA 2+, K+ et Na+ est également étudiée. A l'exception des ions Cr 3+ qui précipitent en surface sous forme d'hydroxydes, l'ensemble des résultats conduit à classer les métaux en deux catégories. La première catégories d'ions métalliques (Cd 2+ et Zn 2+) qui établit des liaisons plus faibles avec la surface est plus sensible à la charge surfacique du minéral. La seconde catégorie (Pb 2+) qui établit des liaisons plus fortes est quant à elle plus sensible au pH, à la concentration des ligands anioniques dissous ou encore à la spéciation des groupes fonctionnels de surface. La seconde partie de ce travail est consacrée à l'étude thermodynamique et cinétique de la réaction d'adsorption du système FELa-Cd. Le formalisme de Langmuir permet de cécrire le profil des isothermes expérimentales et de déduire la capacité de saturation FELa pour Cd dans un contexte chimique donné. Un modèle cinétique incorporant deux termes diffusionnels (film et pores) et un terme réactionnel donne une représentation satisfaisante des cinétiques expérimentales obtenues sur différentes granulométries. La nécessité d'intégrer des modèles de complexation de surface tenant compte des facteurs de réactivité testés dans la première partie de cette étude est également évoquéeBased on structural and chemical analogies between the natural ion exchange zeolites and feldspars, this study aims to value and to improve the potential sorptive properties of feldspars for recovering heavy metals from wastewater. Feldspars are low-cost natural minerals but are characterised by a higher density aluminosilicate straucture than zeolites. Thermal treatments of two pre-selected specimens (FELa and FELb) have been performed in air at various temperatures (ranging from 200°C up to 800°C) in order to increase the specific surface area and the affinity of feldspars for the metal ions studied (Cd 2+, Zn 2+, Pb 2+ et Cr 3+),.
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Espiau, Pierre. "Contribution à l'étude du complexe absorbant des sols acides à charges mixtes : application aux andosols du Velay". Montpellier 2, 1986. http://www.theses.fr/1986MON20193.
Abstract (sommario):
On cherche a determiner les charges negatives qui se manifestent dans le contexte naturel des sols et les cations echangeables qui les saturent en assurant l'electroneutralite. On s'attache essentiellement a la determination de l'aluminium strictement echangeable et a l'attribution d'une charge moyenne a cet aluminium
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Wissocq, Aubéry. "Etude du transport réactif de Sr et Cs dans un sédiment gréso-argileux carbonaté du site de Cadarache". Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2017. http://www.theses.fr/2017SACLE027/document.
Abstract (sommario):
Dans le cadre du suivi environnemental de ses installations en conditions nominales d’exploitation ou en situation accidentelle, le CEA doit assurer la mise en place de méthodes et d’outils opérationnels permettant de mesurer, contrôler et prédire les rejets de ses installations dans l’atmosphère, les sols et les nappes. Cette thèse s’inscrit ainsi dans la mise en place d’un outil de transport réactif permettant de prédire la migration de radionucléides en concentration trace tels que 90Sr et 137Cs, les principaux radionucléides d’intérêt, dans les sols et les roches. L’objectif de cette thèse est d’évaluer l’applicabilité et le caractère prédictif d’un modèle couplé chimie-transport, dans le cas de la migration de Cs et Sr dans un sédiment naturel représentatif de la couche aquifère sous-jacente au site de Cadarache. Le modèle de rétention utilisé est basé sur la Théorie des Echangeurs d’Ions multi-sites (TEI), intégré dans PhreeqC couplé à HYDRUS 1D (HP1) ou dans Crunchflow.La caractérisation des propriétés physico-chimiques du sédiment étudié et l’identification des minéraux réactifs a permis dans un premier temps d’élaborer une base de données de rétention de Sr2+, Cs+ et Ca2+ (principal cation du milieu) sur les minéraux argileux majoritairement présents, illite et smectite. La construction de cette base de données s’est faite à partir d’une révision critique des données de la littérature, complétée par l’acquisition de données manquantes. A partir de cette base de données, et faisant l’hypothèse de l’additivité des propriétés de rétention des minéraux purs dans un matériau considéré comme un mélange de minéraux purs, il a été possible, dans un second temps, de vérifier l’applicabilité du modèle de rétention au cas de l’adsorption de Sr2+ et Cs+ sur le sédiment.Enfin, ce modèle de rétention a pu être couplé à un modèle de transport, et appliqué au cas de la migration de Sr et Cs dans des colonnes de sédiment. Ces expériences ont été réalisées sur deux types de colonne, à l’échelle centimétrique sur des colonnes standards et à l’échelle décimétrique sur un banc expérimental équipé d’un générateur X permettant de suivre en continu les paramètres physico-chimiques au sein de la colonne. Les simulations des expériences de transport réactif de Sr par le modèle d’échange d’ions multi-sites, couplé à l’équation d’advection-dispersion ont pu reproduire convenablement les courbes de percée de Sr sans aucun ajustement des paramètres. Les coefficients de dispersivité de chaque colonne ont été déterminés lors d’expériences de transport non réactif à l’aide de traceurs inertes (2H, Cl- et I-). Par ailleurs, les courbes de percée de Cs semblent plus difficiles à reproduire, ce qui serait imputable aux incertitudes existant encore sur les paramètres de rétention relatifs à cet élément ou un effet cinétique.La bonne concordance entre les résultats des expériences de transport réactif de Sr en colonne à deux échelles différentes et les simulations ont montré que le modèle de transport réactif mis en place permet de reproduire le comportement de Sr dans le sédiment de Cadarache étudié, sans ajustement de paramètres, en considérant la rétention chimique par un processus d’échange d’ions sur les minéraux argileux du système. Cette première étape indispensable à l’évaluation du modèle mis en place permet de confirmer le caractère prédictif de ce modèle, dans la mesure où les conditions physico-chimiques sont bien contraintesAs part of the environmental monitoring of its installations under nominal operating conditions or in accident situation, CEA must ensure the implementation of operational methods and tools to measure, control and predict the discharge of its installations into the environment, atmosphere, soil and groundwater. This work is part of the implementation of a reactive transport tool, which allows predicting the migration of radionuclides in trace concentration such as 90Sr and 137Cs, the main radionuclides of interest, in soils and rocks. The aim of this thesis is to evaluate the applicability and predictive nature of a coupled chemistry-transport model in the case of migration of Cs and Sr in a natural sediment, representative of the aquifer underlying the nuclear site of Cadarache. The retention model used is based on the Multi-Site Ion Exchange Theory, integrated in PhreeqC coupled with HYDRUS 1D (HP1) or Crunchflow.The characterization of the physico-chemical properties of the sediment studied and the identification of the reactive minerals allow to develop a database of retention of Sr2+, Cs+ and Ca2+ (major cation of the medium) on the clay minerals mostly present, illite and smectite. The construction of this database was based on a critical review of the data in the literature, supplemented by the acquisition of missing data. From this database and assuming the additivity of the retention properties of pure minerals in a material considered as a mixture of pure minerals, it was possible to verify the applicability of the retention model in the case of the adsorption of Sr2+ and Cs+ on the sediment.Finally, this retention model could be coupled to a transport model and applied to the case of the migration of Sr and Cs in sediment columns. These experiments were carried out on two types of column, at the centimeter scale on standard columns and at a decimetric scale on an experimental device equipped with a X generator recording continuously the physicochemical parameters within the column. Simulations of the Sr reactive transport experiments by the multi-sites ion exchange model coupled with the advection-dispersion equation were able to adequately reproduce the Sr breakthrough curves without any parameter adjustments. The dispersivity coefficients of each column were determined in non-reactive transport experiments using inert tracers (2H, Cl- and I-). Moreover, the Cs breakthrough curves seem more difficult to reproduce, which could be due to the uncertainties still existing on the retention parameters related to this element or a kinetic effect.The good agreement between the results of the reactive Sr transport experiments in a column at two different scales and the simulations showed that the reactive transport model implemented allows reproducing the behavior of Sr in the Cadarache sediment without parameter adjustment by considering the chemical retention by an ion exchange process on the clay minerals of the system. This first step, essential to the evaluation of the model confirms the predictive nature of this model, insofar as physicochemical conditions are well constrained
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Tertre, Emmanuel. "Adsorption de Cs+, Ni2+ et des lanthanides sur une kaolinite et une smectite jusqu'à 150°C : étude expérimentale et modélisation". Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30108.
Abstract (sommario):
L'objectif de cette étude est d'évaluer l'effet d'une augmentation de température sur les propriétés d'adsorption des minéraux argileux. La sorption et la désorption de Cs+, Ni2+ et Ln3+ sur une montmorillonite et une kaolinite ont été étudiées par des expériences " batch ", de 25 à 150°C, et dans différentes conditions de pH et de forces ioniques. Des enthalpies de sorption comprises entre 0 et 80kJ/mol environ ont ainsi été calculées. Pour l'europium, des analyses spectroscopiques de surface ont confirmé que le mécanisme impliqué était bien un mécanisme d'adsorption, y compris à 150°C. De plus, par cette méthode nous avons pu caractériser qualitativement les équilibres d'adsorption mis en jeu. Une étude d'acido/basicité des surfaces des argiles a également été menée afin d'évaluer l'effet de la température sur la charge de surface de ces minéraux. Enfin, un modèle incluant sites de bordures et sites structuraux nous a permis d'interpréter à la fois les données de titrages acido/basiques et les données de sorption obtenues pour l'europiumThe motivation for this study is to assess the temperature effect on the clay minerals sorption properties. Sorption and desorption of Cs+, Ni2+ et Ln3+ onto a montmorillonite and a kaolinite were performed by batch experiments between 25 and 150°C, and in different pH and ionic strengths conditions. Sorption enthalpies varying between 0 and 80kJ/mol were then calculated. For europium, surface spectroscopic analyses confirmed that the mechanism involved is adsorption, including at 150°C. Moreover, this method allowed us to obtain qualitatively the different adsorption equilibrium occurring during the reaction. An acid/base study of the clay surfaces was performed in order to assess the temperature effect on the surface charge of these minerals. Then, a surface complexation model including edge sites and structural sites was proposed to interpret the acid/base data and the europium sorption data
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Alharati, Assma Ahmed. "Élimination du bore contenu dans l’eau de mer par un système hybride de sorption par résines échangeuses d’ions et de microfiltration". Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1051/document.
Abstract (sommario):
Le dessalement de l’eau de mer par osmose inverse connait un intérêt croissant depuis une vingtaine d’années afin de répondre aux besoins en eau potable et en eau d’irrigation dans de nombreuses régions dans le monde. Cependant, le bore contenu dans l’eau de mer est incomplètement éliminé par osmose inverse et des concentrations supérieures à la valeur limite de 0,3 mg/ sont obtenues. Dans cette étude, nous présentons des résultats sur l'élimination du bore de l'eau de mer en utilisant une technique hybride de résine échangeuse d'ions/microfiltration sans addition continue de résine. Une membrane de microfiltration en céramique a été utilisée pour retenir la résine échangeuse d'ions dans le réservoir d'alimentation et la boucle de circulation tandis que la solution modèle de bore ou l’eau de mer était continuellement ajoutée. Tout d'abord, des résines fines de taille moyenne 40 - 60 µm ont été obtenues par broyage et tamisage de résines commerciales (Amberlite IRA743, Diaion CRB05 et Purolite S108). Les résines ont ensuite été testées en système batch pour obtenir les cinétiques de sorption et par la technique hybride de sorption/microfiltration pour mesurer les courbes de perçage et le flux de perméat. L'effet de la dose de résine, de la concentration initiale en bore, de la pression transmembranaire et de la taille des pores de la membrane a été étudié. Dans une deuxième partie, l’effet de la taille des particules de résine sur les courbes de perçage en sortie d’une colonne a été déterminé et une comparaison entre les performances d’une colonne et d’un système hybride a été proposée. Dans une dernière partie, les isothermes et cinétiques de sorption expérimentales sont comparées à des équations classiques, et les courbes de perçage en colonne et en système hybride sont modélisées. En conclusion, il est suggéré que le procédé hybride de résine échangeuse d'ions et microfiltration sans ajout continu de résines peut être une technique possible pour l'élimination du boreThe maximum concentration suggested by the World Health Organization is 0.3 mg/L. In this study, we investigated a hybrid process for boron removal from water which associates sorption on ion exchange resin and microfiltration, without continuous resin addition. First, fine resins were obtained by grounding and sieving at 40 and 60 µm commercial resins (Amberlite IRA743, Diaion CRB05 and Purolite S108). The resins were then tested in batch to obtain the kinetics and in the hybrid sorption/microfiltration process to measure breakthrough curves and permeate flux. A ceramic microfiltration membrane was used to retain the ion exchange resin in the feed tank and the circulation loop while the boron solution was continuously added and the permeate collected for analysis. The effect of resin dosage, boron initial concentration, transmembrane pressure and membrane pore size was studied. In a second part, the effect of the size of the resin particles on the breakthrough curves measured at the outlet of a column was determined and a comparison between the performances of a column and a hybrid system are proposed. For the Amberlite IRA743 resin, the overall process was tested: reverse osmosis followed by hybrid sorption/microfiltration. The hybrid process was able to re-duce concentration of bacterial and phytoplankton cells thanks to the steric rejection by the microfiltration membrane, suggesting that the same membrane can be used as a pretreatment before reverse osmosis in a desalination plant. In a final part, the experimental isotherms and kinetics are compared with classical models, and the breakthrough curves obtained with a column and with the hybrid sys-tem are modelised. Overall, it is suggested that the hybrid process of ion exchange resin and microfiltration without continuous addition of resin may be a possible technique for boron removal
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Khirani, Sarah. "Procédés hybrides associant la filtration membranaire et l'adsorption/échange ionique pour le traitement des eaux usées en vue de leur réutilisation". Toulouse, INSA, 2007. http://www.theses.fr/2007ISAT0005.
Abstract (sommario):
L'objectif de cette étude est de développer un procédé hybride combinant la séparation membranaire et l'adsorption/ échange ionique pour traiter les effluents secondaires en vue leur réutilisation. L'application de ce type de procédé aux eaux usées nécessite une recherche des coûts les plus faibles en tenant compte de la spécifité des matières organiques contenues dans ces effluents. Par ailleurs il parait souhaitable de développer un procédé durable c'est-à-dire de minimiser la consommation énergétique et de faire en sorte que les additifs utilisés soient régénérables. Ceci nous a conduit à privilégier un procédé ou membranes immergées et adsorbant régénérable sont associés dans le même réacteur. Nous nous sommes intéressés principalement au traitement des composés organiques des effluents secondaires, soit en étudiant la fraction hydrophobe composée de substances humiques (majoritairement acides fulviques dans notre étude), soit en en travaillant avec une solution synthétique de composition proche de celle d'un effluent secondaire. Pour ce faire, cette étude à comporté les étapes suivantes : 1 Recherche d'un matériau alternatif au charbon actif en poudre CAP avec une étude comparative des cinétiques et des isothermes d’adsorption; 2. Etude de la réponse du procédé hybride à deux échelles en utilisant le CAP et la résine substitut ; 3. Amélioration d’un protocole qui permette de prédire le potentiel de colmatage des eaux vis à vis des étapes de nanofiltration ou d'osmose inverses qui pourraient compléter le procédé étudiéThis study deals with the development of a hybrid process combining membrane filtration and adsorption or ion exchange for the treatment of secondary effluent for their reuse. The application of this process to the treatment of wastewaters needs to look for the lowest cost by taking into account the specificity of the organic matter of the effluents and by developing a durable process by lowering its energetic consummation and using regenerable adsorbents. This led us to privilege the combination in the same reactor, an immersed membrane and a regenerable adsorbent. We were interested mainly in the treatment of the organic compounds of the secondary effluents, either by studying the hydrophobic fraction “humic substances” (mainly fulvic acid in our study), or a synthetic secondary effluent. For these purposes, our study followed these steps:1. Research of an alternate material to the Powdered Activated Carbon PAC; a comparative study of the kinetics and isotherms of adsorption was then investigated. 2. Study of the response of the hybrid process at two scales by using PAC and the Ion Exchange Resin. 3. Improvement of a protocol of the determination of the fouling potential of the treated water that could be treated by either nanofiltration or reverse osmosis
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Jardinier, Elsa. "Co-intégration de fonctions optiques et microfluidiques sur substrat de verre pour l'analyse en milieu hostile". Thesis, Grenoble, 2013. http://www.theses.fr/2013GRENT107/document.
Abstract (sommario):
La volonté actuelle de réduire les risques environnementaux et humains amène les chercheurs à trouver de nouvelles solutions de traitement-recyclage poussé des combustibles usés. Dans le but de réduire les volumes d’effluents qu’elle génère, ses temps de réponse et son coût, la miniaturisation de l’analyse chimique en ligne constitue l’un des principaux enjeux de ces recherches. Dans ce contexte, le présent manuscrit traite de la conception, du dimensionnement, de la fabrication et de la caractérisation d’un capteur spectrophotométrique intégré sur verre borosilicate, pour l’analyse des cations radioactifs. Le dispositif, nommé « guide à nanocanal », est réalisé à l’aide des techniques de gravure sèche par plasma et d’échange d’ions. Il contient un coeur ruban surmonté d’un canal de (100 ± 10) nm de profondeur et d’un coeur plan, et permet la propagation d’un mode hybride optimisant ainsi l’interaction fluide/onde guidée sur un large domaine de longueurs d’ondes. Des mesures spectrales d’une solution de nitrate de néodyme en milieu nitrique peu acide (pH 2) et un traitement statistique ont permis de démontrer une limite de détection minimale en terme de coefficient d’absorption de (3,7 ± 0,9) x 10-3 cm-1 sur une longueur de (3,70 ± 0,05) cm et un volume de seulement (7 ± 3) nL. Une structure permettant d’augmenter la longueur d’interaction et donc de diminuer la limite de détection est proposée en perspectives de ce travail, de même qu’une étude préliminaire pour l’utilisation du dispositif en milieu actifThe current will of reducing environment and human hazards has led the scientists to imagine new solutions for nuclear waste reprocessing. Miniaturized online chemical analysis of industrial processes has in particular an important role to play to reduce effluent volumes, response times and costs. In this context, we present the design, fabrication and characterization of an integrated spectrophotometric sensor on glass for chemical analysis of radioactive cations. The device is called a ―nanochannel waveguide‖ and is fabricated by reactive ion etching and ion exchange on glass. It is made of two borosilicate glass wafers bonded together. The first one contains a strip core and the second one a (100 ±10) nm deep nanochannel and a slab core. It allows the propagation of a hybrid mode, optimizing the fluid/guide wave interaction on a large wavelength range. Spectrometric measurements of a neodymium nitrate in nitric acid (pH 2) followed by statistical treatment have led to a limit of detection in terms of absorption coefficient of (3.7 ± 0.9) x 10-3 cm-1 for a device length of (3.70 ± 0.05) cm and fluid volume as low as (7 ± 3) nL. A structure allowing to increase the interaction length and therefore further decrease the detection limit has been proposed as an outlook of this work, and a preliminary study for use in a nuclear environment has been performed
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El-Tayeb, El-Sayed Mohamed. "Rétention d'alpha-oléfinésulfonates de sodium dans un sable argilo-calcaire : étude expérimentale et modélisation du transport en présence de cations divalents et d'asphalte". Vandoeuvre-les-Nancy, INPL, 1994. http://www.theses.fr/1994INPL149N.
Abstract (sommario):
L’utilisation de tensioactifs de type alpha-oléfinésulfonate dans les procédés de récupération améliorée du pétrole apparait comme une solution à des gisements pétroliers possédant une eau de gisement moyennement salée contenant des cations divalents. L’optimisation du procédé passe par l'élaboration d'un modèle de transport traduisant l'évolution de la concentration du tensioactif, donc de son efficacité, lors de son transit au sein du milieu poreux que constitue le gisement. La modélisation s'est appuyée sur une méthode expérimentale reposant sur la chromatographie réactive, qui permet à partir de l'analyse de la réponse d'un milieu poreux à un signal de concentration de déduire qualitativement et quantitativement les interactions qui contrôlent le transport de l'espèce étudiée. Les expériences ont été effectuées sur un sable argilo-calcaire, le sable de gue et sur un mélange artificiel de sable d'argile, imprégné par de l'asphalte. Le mélange de tensioactif utilisé est une alphaoléfinésulfonate de sodium commerciale en C14-C16. Trois phénomènes prépondérants contrôlent le transport de ce tensio-actif au-dessus de la concentration micellaire critique: (1) l'adsorption est essentiellement contrôlée par la concentration en magnésium qui n'est pas contrôlée par les équilibres calcocarboniques (ii) la séparation chromatographique du mélange en trois classes de produits lors de l'adsorption (iii) le partage du à la présence d'asphalte sur la surface qui augmente notablement la capacité de rétention du milieu. À partir de ces observations un modèle global a été développé pour simuler le comportement du tensioactif dans un large domaine (10-4 à 10-1 mole/l) et de quantité injectée. Ce modèle est utilisable pour évaluer à la fois le comportement des alphaoléfinésulfonates commerciaux en milieu poreux et la faisabilité du procédé
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Barthelet, Karin Marika. "Synthèse et caractérisation de matériaux hybrides poreux à base d'éléments de transition pour la séparation des gaz de l'air". Versailles-St Quentin en Yvelines, 2002. http://www.theses.fr/2002VERS017V.
Abstract (sommario):
Partie intégrante d'un projet sur la recherche de nouveaux matériaux pour la production ou la séparation des gaz, cette étude poursuit un double objectif : modifier des composés connus afin de les rendre exploitables industriellement et synthétiser de nouveaux solides possédant conjointement une structure poreuse stable thermiquement et des cations alcalins extra-charpente. Ces conditions constituent le cahier des charges à respecter. Depuis les źéolithes, premiers types de solides adaptés à la séparation des gaz, les recherches se sont diversifiées dans le but d'accéder à des composés de topologies et de composition variées avec des performances accrues. Elles ont ainsi conduit à l'émergence de nouvelles familles de matériaux à charpente inorganiques puis hybride. Le chapitre bibliographique retrace cette évolution en faisant apparaître les avantages et les inconvénients de chaque catégorie et termine par quelques exemples d'applications industrielles. Le second chapitre est consacré aux résultats des expériences d'échange ionique sur des composés connus pour les rendre exploitables en séparation des gaz. Selon le solide (deux phosphates, l'un de nickel et l'autre de vanadium, et un diphosphonate de vanadium), le taux de réussite est variable. Dand deux cas sut trois, l'échange est possible. Néanmoins, il ne permet de libérer de la porosité que pour l'un des solides, celle-ci étant encore trop faible pour l'application envisagée. Les travaux concernant le second axe de recherche sont décrits dans les deux chapitres suivants. Ils se limitent aux solides à charpente hybride à base de métaux de transition qui offrent simultanément la possibilité d'éviter la présence de templates organiques difficiles à éliminer et celle de moduler la taille des pores. Avec les acides diphosphoniques, l'objectif premier est de préparer des comosés bimétalliques poreux dans l'espoir de combiner porosité et propriétés magnétiques intéressantes. Plusieurs phases monométalliques peuvent se former comme celles au zinc qui, de par leurs charpentes zéotypiques, sont les plus attractives. Avec les acides carboxyliques, les structures sont très souvent tridimensionnelles et potentiellement poreuses. Cependant, l'absence de cations alcalins rend ces composés inefficaces pour la séparation N2/O2This sutdy is part of a project on the research of new materials for gas production or air separation, and pursues a double aim : modify know compounds in order to make them efficient for industrial applications and synthesize new solids which would possess a stable porous framework containing extra-framework cations. Such properties will limit the range of our study. Since the discovery of zeolites, first kind of adapted solids for gas separation, research efforts have been diversified in order to obtain compounds with new topologies and various compositions having better performances. They resulted in the emergence of new families of materials built up from inorganic and later hybrid frameworks. The bibliographic chapter describes thiss evolution, points out the advantages and drawbacks of each category and finishes by few examples of industrials applications. The second chapter is devoted to the results of ionic exchange on known compounds the purpose of which is to get useful solids. The success of theses experiments depends on the nature of the starting material (two phosphates, one based on nickel and one on vanadium, and one vanadium diphosphonate). For two of them, cationic exchange is possible. Nevertheless, accessible porosity is reached only in one case and even then, the specific surface remains insufficient for the application of interest. Works concerning the second axe of research are described in the two following chapters. They are limited to hybrid compounds based on transition metals, that simultaneously allow to avoid the presence of organic templates which are difficult to eliminate, and to modulate the pore size. With diphosphonic acids, the principal purpose is to prepare bimetallic porous compounds combining porosity and interesting magnetic properties. Several monometallic phases could also appear such as those based on zinc which are the more attractive ones because of their zeotypic framework. With carboxylic acids, structures are often three-dimensional and potenttially porous However, the lack of extra-framework alkaline cations makes these solids inefficient in air separation
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Forquet, Valérian. "Composés polyazotés dérivés d’hydrazines : synthèse, caractérisation et modélisation quantique des performances énergétiques". Thesis, Lyon 1, 2012. http://www.theses.fr/2012LYO10328/document.
Abstract (sommario):
La synthèse de composés énergétiques fortement azotés, à partir des réactifs et des processusissus de la chimie des hydrazines, a permis une nouvelle approche de composés de type HEDM(High Energy Density Materials) pour la propulsion spatiale. En effet, la formation de diazote(N−−−N) à partir d’une liaison N−−N libère de grandes quantités d’énergie, et davantage depuis uneliaison N−N. L’amination de la diméthylhydrazine dissymétrique (UDMH) a conduit à un sel de2,2-diméthyltriazanium, possédant trois atomes d’azote reliés uniquement par des liaisons sigma.L’anion inorganique de départ a ensuite été échangé avec des anions énergétiques à plus haut tauxd’azote — 5-aminotétrazolate, 5-nitrotétrazolate, 5,5’-azobistétrazolate, azoture, nitroformiate etdinitroamidure. Pour des raisons de sécurité, l’échange d’ions impliquant l’anion azoture a étéréalisé par électrodialyse et la sensibilité à l’impact ainsi qu’à la friction de ces sels a été évaluéeselon les normes en vigueur. L’analyse des composés les plus riches en azote par calorimétrie decombustion a permis de déterminer leurs enthalpies de formation de manière fiable. Ces dernièresont ensuite été modélisées par des méthodes de chimie quantique et comparées aux procéduresreportées dans la littérature, dont les aspects théoriques ont été discutés. La procédure conduisantaux enthalpies de formation en meilleure adéquation avec les valeurs expérimentales a étéidentifiée ; sa précision excède d’ailleurs celle de résultats récents d’équipes reconnues. Ainsi, lesmoyens mis en place dans le cadre de cette thèse permettront de progresser plus efficacementdans cette nouvelle thématique au laboratoireHigh nitrogen content energetic compounds, envisioned as a first step towards High EnergyDensity Materials (HEDM) for space propulsion, were prepared from hydrazine derivatives. Indeed,the formation of nitrogen gas (N−−−N) from an N−−N bond yields a lot of energy and even morefrom an N−N bond. Hence, an amination reaction on unsymmetrical dimethylhydrazine (UDMH)yielded a 2,2-dimethyltriazanium salt, containing three consecutive single-bonded nitrogen atoms.The initial inorganic anion was then exchanged with the following nitrogen-rich anions in order toyield energetic salts: 5-aminotetrazolate, 5-nitrotetrazolate, 5,5’-azobistetrazolate, azide, nitroformateand dinitramide. For safety reasons, the ion metathesis of the azide salt was conductedby electrodialysis and the sensitivities of all compounds towards both impact and friction wereevaluated in accordance with standard procedures. Reliable heats of formation of the compoundswith the highest nitrogen content were obtained by oxygen bomb calorimetry. These values werethen computed with quantum mechanical methods and compared with known procedures reportedin the literature, whose theoretical backgrounds have been discussed. Consequently, theprocedure resulting in the best match between calculated and experimental heats of formation wasidentified. The precision of the method used herein exceeds that of recent results from renownedresearch groups in this field. Thus, the various techniques introduced during the course of thiswork will enable our laboratory to progress more efficiently in this area of research
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Schlegel, Michel. "De l'adsorption du cobalt et du zinc sur l'hectorite et le quartz à la nucléation hétérogène de phyllosilicates". Phd thesis, Grenoble 1, 2000. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00718598.
Abstract (sommario):
Les approches macroscopiques (cinétique chimique) et microscopiques (spectroscopie EXAFS polarisée) ont été couplées dans le but de caractériser les mécanismes moléculaires de fixation de cations divalents (Co, Zn) sur l' hectorite, une smectite magnésienne, et sur le quartz. À pH = 6,5, haute force ionique, et pour un rapport Zn/hectoritc de - 50 umol/g, une adsorption spécifique de Co et Zn a lieu. Cette adsorption n' atteint pas l'équilibre avant plusieurs heures, et coïncide avec une libération initiale accrue de protons et de Mg en solution, puis une inhibition à long terme (t >= 48 h) de la cinétique de dissolution de l' hectorite. Co et Zn adsorbés forment des complexes de surface mononucléaires en continuité structurale de la couche octaédrique des feuillets d' hectorite. À basse force ionique, Co et Zn sont initialement adsorbés par échange cationique. Cette réaction atteint l'équilibre en moins de 5 min. Ces cations forment initialement des complexes de sphère externe sur les sites d'échange, puis ils migrent progressivement vers les sites de bordure des feuillets, où ils forment des complexes de surface similaires à ceux formés à haute force ionique. Le mécanisme et l'amplitude de l'adsorption de Zn sur l'hectorite à pH 7,3, à haute force ionique et pour un rapport Zn/hectorite de 1480 umol/g, dépend de la concentration en silice dissoute [Si) . La quantité de Zn adsorbé est limitée pour [Si) ~ 30-60 umoI/L, et Zn forme des polymères de petite taille (2-3 octaèdres) en continuité structurale de la couche octaédrique de l'hectorite. La quantité de Zn adsorbé est beaucoup plus importante pour [Si) ~ 540 umoI/L; cette adsorption est corrélée à une adsorption de Si, et correspond à la nucléation de phyllosilicates TOT zincifères en épitaxie dans le plan ab des feuillets. Une analyse approfondie de spectres EXAFS de Co adsorbé sur le quartz révèle que cet élément polymérise sous forme de couches d'octaèdres liées à des couches de tétraèdres de Si, pour former des phyllosilicates cobaltifères. Le mécanisme de cette néoformation est discuté.
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Loos-Neskovic, Christiane. "Préparations et propriétés de fixation des hexacyanoferrates II de zinc et de nickel". Paris 6, 1986. http://www.theses.fr/1986PA066592.
Abstract (sommario):
Données sur la préparation, la structure et les propriétés de ces composés présentant de nombreuses analogies avec les zéolites. Etudes de l'échange d'ions H**(+) et de la fixation d'éléments ou de polluants (argent, césium, mercure, etc. . ) sur de l'hexacyanoferrate de Zn ou de Ni.
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Wakkel, Manel. "Contribution à l'étude de la séparation des protéines par chromatographie d'échange d'ions en milieu complexe. Effet du poids moléculaire sur l'équilibre et la cinétique de rétention". Thesis, Toulouse, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAT0023/document.
Abstract (sommario):
La séparation et la purification de biomolécules à partir de milieux bruts, végétaux ou biologiques, est un sujet vaste etcomplexe. De sa compréhension et de son développement dépendent des enjeux industriels, et notamment le completdéveloppement des procédés biotechnologiques, les procédés de séparation, ou downstream processes, constituant environ 80% des coûts totaux de ces procédés. Ce travail se veut une contribution à ces problématiques. Il a été motivé par des résultatsobtenus au préalable dans le laboratoire qui montraient qu’il est possible de récupérer une protéine de très grande taille àpartir d’un milieu réel végétal par l’application d’une seule opération chromatographique (Kerfai, 2011). Suite à ce résultat,des hypothèses ont été énoncées, auxquelles ce travail essaie de répondre : quel(s) mécanisme(s) peuvent expliquer cerésultat ? Existe-t-il une localisation spécifique pour la fixation de la molécule sur l’échangeur d’ions qui rend plus simple etefficace sa récupération lors de l’étape d’élution ? Ainsi, notre objectif a été de progresser dans la connaissance des aspectsfondamentaux de la chromatographie d’échange d’ions appliquée à la séparation des protéines à partir d’un milieu brut.Notamment, l’influence de la présence d’autres protéines dans le milieu a été analysée, et ce dans le cas particulier deprotéines de poids moléculaire très différents, comme c’était le cas dans le travail précédemment cité. Des approches variées,théoriques et expérimentales à différentes échelles sur des milieux réels ou synthétiques, ont été appliquées et parfoisdéveloppées, pour essayer de répondre à ces questions. A l’échelle du procédé, une méthode statistique d’analyse desdonnées (Analyse en Composantes Principales ou ACP) a été menée, dont l’exploitation reste délicate. A l’échelle dulaboratoire, l’étude de l’équilibre et de la cinétique d’échange d’ions a été menée sur des solutions synthétiques de deuxprotéines : la sérum albumine bovine (BSA) (en tant que protéine de référence, couramment étudiée) et la ferritine (protéinede stockage du fer) de point isoélectrique proche de celui de la BSA mais de masse molaire plus élevée. Les résultatsmontrent que des modèles relativement classiques peuvent être appliqués, y compris pour les protéines de très grandes tailles,pour expliquer les aspects cinétiques de l’échange. Le couplage des flux de matière des protéines à l’intérieur des particulesde l’échangeur est très probable, malgré des diffusivités très différentes. Interpréter les résultats d’équilibre reste bien plusardu. La concentration en sel ou la présence de la BSA n’ont que très peu d’effet sur la rétention de la ferritine à l’équilibre.En revanche, la présence de la ferritine affecte très fortement la rétention de la BSA (pourtant plus favorable). Parmi lesphénomènes suggérés dans la littérature, l’effet Vroman a été recherché, mais il n’a pas été constaté dans le système pour lesconditions de travail utilisées. Les isothermes d’adsorption en conditions compétitives n’ont pas pu être simulées par lesmodèles habituels (comme l’isotherme multi-constituants de Langmuir), alors que celles des protéines seules sont tout à faitclassiques. En outre, un blocage partiel des pores de la résine par la ferritine reste probable, empêchant la diffusion de laBSA. Afin de vérifier ce dernier point, une méthodologie a été développée afin d’observer à l’échelle microscopique lesprofils de concentration des éléments représentatifs du système (P, Fe, Cl…) dans les particules. Cette méthode qui se trouveà un stade très avancé de développement, n’a pas encore permis de conclure faute de sensibilité suffisante des sondes àdispositionBioseparations from crude media, vegetable or biological, is a large and complex subject. Future industrial issues depend ontheir understanding and development, namely for biotechnological processes as downstream processes represent up to 80 %of their total cost. This work hopes to contribute to these general questions. It is justified by previous results obtained in thelaboratory showing that it is possible to recover a high molecular weight (HMW) protein from a complex vegetal juice in justone chromatographic operation. Hypotheses have been formulated, to which this work tries to answer: what mechanism couldexplain this behaviour? Is-there a specific location inside particles for the uptake of such protein, facilitating the recoveryduring elution step? Our objective has been to progress on the knowledge of fundamental questions concerning ion-exchangechromatography and their applications for proteins recovery from complex media. The effect of the other proteins in solutionhas been analysed, specifically in the situation where both proteins have a very different molecular weight, as in the previouscited work. Theoretical and experimental approaches, at various scales, have been applied or developed on real or syntheticsystems in order to answer some of these questions. At the process scale, a statistical method for data analysis (PrincipalComponent Analysis or PCA) has been applied. The complete interpretation of its results remains very hard. At thelaboratory scale, equilibrium and kinetics of ion exchange have been studied for synthetic solutions of two proteins: bovineserum albumin (BSA) (as reference protein widely studied), and ferritin (iron storage protein) having similar isoelectric pointas BSA but with higher molecular weight. Classical models for ion-exchange kinetics can explain the experimental results,even for HMW proteins. Mass transfer fluxes seem to be coupled for both proteins, even if they have usually very differentdiffusivities. The interpretation of equilibrium results is much more difficult. Equilibrium uptake of ferritin is not, or lightly,influenced by salt concentration or BSA content. Nevertheless, the presence of ferritin in the medium affects strongly BSAequilibrium uptake (however more favourable). Among the phenomena suggested in the literature, the Vroman effect hasbeen researched but it does not take place under the experimental conditions applied. Simulation of multi-componentisotherms has not been possible by classical models (such as multi-component Langmuir isotherm), while protein isothermsin single solution are standard. Besides, a partial blockage of the resin pores by ferritin is possible, preventing BSA diffusion.Therefore, a methodology has been developed at the microscopic scale, with the aim to observe concentration profiles forrepresentatives elements (P, Fe, Cl …) inside particles. The method, well developed, does not allow to conclude for themoment, because the probes used were not sensible enough
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Jeffroy, Marie. "Simulation moléculaire des propriétés des zéolithes cationiques : Propriétés thermodynamiques et propriétés structurales". Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00517043.
Abstract (sommario):
Les zéolithes sont des aluminosilicates poreux cristallins dont la taille caractéristique de la porosité est de l'ordre de la taille de nombreuses molécules organiques et inorganiques, ce qui leur confère des propriétés spécifiques en adsorption et catalyse, à l'origine de leur importance dans de nombreuses applications industrielles. La modélisation des propriétés des zéolithes est importante de plusieurs points de vue : du point de vue de l'industriel, elle peut favoriser un choix plus judicieux du matériau qui présente la propriété d'adsorption critique pour une application ; du point de vue fondamental, la structure ordonnée des zéolithes en fait des matériaux modèles uniques pour tester les méthodes de calculs sur des étalons dont les propriétés peuvent être mesurées par de nombreuses techniques expérimentales. Cette thèse s'inscrit dans le cadre d'une collaboration entre le Laboratoire de Chimie Physique d'Orsay et l'IFP - énergies nouvelles. Différentes méthodes de simulation ont été mises au point pour modéliser, comprendre et prédire diverses caractéristiques structurales et propriétés des zéolithes cationiques : la sélectivité d'adsorption d'eau et hydrocarbures (notamment dans les faujasites au baryum), la localisation des cations extraréseaux (baryum notamment), la localisation des atomes d'aluminium dans la charpente (méthode basée sur des études de diffraction des rayons X), les propriétés d'échange ionique (faujasites NaX et NaY) et la flexibilité de la charpente. Les modèles et les méthodes dont nous disposons aujourd'hui permettent d'étudier des matériaux contenant des cations monovalents mais aussi divalents, ainsi que des matériaux bicationiques.
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Peaudecerf, Alix. "Influence de cations sorbés sur la dissolution de l'apatite : approches microscopique et macroscopique". Phd thesis, Grenoble 1, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00755659.
Abstract (sommario):
Un ensemble de méthodes complémentaires, macroscopiques (réacteur à flux continu, observation in situ) et microscopique (dynamique moléculaire) sont mises en oeuvre pour étudier les principaux mécanismes de l'inhibition de la dissolution de l'hydroxylapatite (Ca5(PO4)3OH) par des cations adsorbés tels que le Zinc. A l'échelle microscopique, nous avons étudié l'organisation de molécules d'eau et des ions zinc proches de la surface de l'apatite (001). Les ions zinc sont initialement présents dans la couche diffuse de l'interface eau/apatite. Une mise en commun de la sphère d'hydratation du zinc en solution et du calcium appartenant à la surface de l' apatite est observée qui pourrait être l'amorce d'un échange cationique. Les ions zinc sont principalement proches des sites phosphate. Les atomes d'oxygène de phosphate peuvent se substituer aux molécules d'hydratation du zinc d'où formation d'un complexe de sphère interne. Ces résultats portant sur les premières étapes de la sorption ont été confirmés par l'étude cinétique macroscopique au laboratoire. Les échanges cationiques entre le calcium et le zinc ne sont visibles qu'au début des expériences (premières 2 heures) menées avec de fortes concentrations en zinc (0.2 mmol Zn -1 d'apatite). Le site phosphate est le groupe fonctionnel principal de complexation du zinc (log K = 1.25). Ces résultats obtenus à l' aide d'un modèle de complexation de surface, confrontés aux cinétiques de dissolution, permettent de montrer que la sorption du zinc bloque les sites de dissolution. Comme application à ce travail, nous avons étudié Ia préservation de l'apatite (qui est le composé minéral principal des os) sur une échelle de temps de 5000 ans dans un site archéologique lacustre. Cette conservation est due à différents phénomènes diminuant la solubilité ou bloquant la dissolution: une recristallisation de l'apatite augmentant la taille des cristaux, un enrichissement d'ions et un milieu sédimentaire anoxique favorable, formé de calcite.
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Montes, Hernandez German. "Etude expérimentale de la sorption d'eau et du gonflement des argiles par microscopie électronique à balayage environnementale (ESEM) et analyse digitale d'images". Phd thesis, Université Louis Pasteur - Strasbourg I, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00123521.
Abstract (sommario):
Ce travail est consacré à l'étude de la sorption d'eau et du gonflement des argiles (bentonite MX80 et argilites du Bassin de Paris). On propose une nouvelle approche par microscopie électronique à balayage environnementale (ESEM) couplée à l'analyse digitale d'image pour estimer le gonflement en fonction du temps et de l'humidité relative. L'ESEM est un outil de nouvelle génération encore peu utilisé dans le domaine des argiles, qui permet d'étudier des matériaux hydratés dans différentes conditions d'humidités relatives. Dans ce travail on montre qu'il est possible d'obtenir des informations qualitatives et quantitatives sur le gonflement des argiles à l'échelle de l'agrégat. L'étude de la cinétique permet ainsi d'identifier trois étapes de gonflement, dont l'étape de gonflement proprement dite, décrite par un modèle cinétique de premier ordre. L'étude de la sorption d'eau de la bentonite brute et échangée avec différents cations (Na+, Li+, K+, Ca++, Mg++) a permis d'aborder l'influence des cations sur le potentiel de gonflement. La cinétique d'adsorption, décrite par un modèle de deuxième ordre dépend directement de l'humidité relative, de la masse de l'échantillon et du cation compensateur.
L'étude de la texture en conditions sèches et humides de la bentonite MX80 compactée a permis d'observer l'évolution morphologique du réseau poreux (macroporosité) au cours de l'hydratation/ déshydratation. A partir de différentes approches analytiques on constate une diminution de la taille des macropores et/ou mésopores, et l'ouverture de pores inter- agrégats lorsque la densité apparente augmente.
L'étude de l'influence de la condensation/ évaporation instantanée d'eau sur les argilites montre que la sensibilité à l'eau augmente lorsque la proportion argileuse augmente; elle est marquée entre autres par une fissuration qui peut être partiellement réversible ou irréversible après quelques cycles de condensation/ évaporation.
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Duwig, Céline. "Etude des transferts d'eau et de nitrate dans les sols ferrallitiques de Maré (Nouvelle-Calédonie) : risques de pollution des lentilles d'eau douce". Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 1998. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00718715.
Abstract (sommario):
Le but principal de cette thèse est la détermination des risques de pollution de l'eau souterraine dus à des pratiques agricoles intensives sur l'île de Maré (Nouvelle-Calédonie). Maré est un atoll corallien surélevé où la principale ressource en eau douce provient de lentilles situées à l'intérieur du soubassement corallien. Le sol est un sol ferrallitique allitique très pérméable, et possédant une capacité importante d'échange anionique. Le climat est caractérisé par une saison humide, où des événements pluvieux de fortes intensités peuvent survenir. Pour calculer le drainage et la lixiviation du nitrate en-dessous de la zone racinaire, une métrologie non destructive a été mise en oeuvre sur plusieurs parcelles soumises à différentes pratiques culturales. Les caractéristiques hydrauliques du sol ont été obtenues par infiltrométrie et les paramètres de transfert de solutés grâce à des expériences réalisées au laboratoire, sur colonnes de sol. Environ 100 kg N ha-1 ont été apportés sur une parcelle sol nu, de maïs et de graminées. Bien que la saison 1996 fut plus humide qu'en 1995, la quantité de nitrate livixié sous maïs a diminué de 130 % (1995) à 48 % (1996) du nitrate apporté. En 1996, l'engrais a été apporté en deux fois alors qu'en 1995, il a été apporté en totalité le jour du semis. Malgré sa capacité d'échange anionique, la perméabilité du sol ainsi que les fortes intensités de pluie concourent à rendre le nitrate facilement lixiviable. Cependant, le risque de pollution peut être fortement réduit avec des applications fractionnées d'engrais de manière à ce que la consommation du nitrate par les plantes soit améliorée. Les paramètres du sol déterminés sur le terrain et au laboratoire nous ont permis d'utiliser le modèle mécaniste WAVE et d'évaluer sa capacité de reproduction et de prédiction des données. Les mesures lors des trois saisons aux conditions climatiques différentes ont été reproduites avec satisfaction.
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Lu, Jun. "Développement de modèles prédictifs décrivant le couplage chimie-transport dans les sédiments naturels". Thesis, Poitiers, 2013. http://www.theses.fr/2013POIT2287/document.
Abstract (sommario):
La gestion de sols ou sédiments contaminés par des métaux nécessite de pouvoir prédire la migration de ces métaux, dont la mobilité dépend des propriétés de transport du milieu ainsi que de la réactivité chimique de celui-ci (principalement réactions sorption/désorption). Pour étudier l'adsorption des cations métalliques (majeurs et traces) en condition dynamique, des expériences de transport en colonne ont été réalisées avec un sol pauvre en minéraux carbonatés et en matière organique. Considérant que la réactivité de ce sol était due essentiellement à la phase argileuse smectitique, un modèle d'adsorption basé sur les propriétés de rétention de la montmorillonite du Wyoming, utilisant la théorie des échangeurs d'ions multi-sites a été intégré à un code de transport 1D. Les prédictions calculées par ce modèle ont ensuite été comparées aux courbes de percées mesurées dans cette étude et reportées de la littérature. L'étude sur le transport réactif des cations majeurs a mis en évidence le rôle significatif des protons (et ce même à des pH proche de la neutralité), et a permis de valider le modèle pour le transport compétitif des cations majeurs (Na et Ca). Cependant, l'étude de la rétention de Zn(II) a mis en évidence une incohérence entre les résultats issus des expériences batch et ceux obtenus avec les expériences colonne, que l'on pourrait attribuer à la contribution d'une autre phase adsorbante (illite). Néanmoins, le modèle d'adsorption proposé a permis de reproduire avec une bonne satisfaction des données expérimentales de rétention de Zn(II) proposées dans la littérature et obtenues avec des expériences colonneManagement of soils or sediments contaminated by metals requires to predict the migration of metallic cations, whose mobility depends both on the transport properties of the medium and chemical reactivity of the system (principally sorption/desorption reactions). To study the sorption of metallic cations (major and trace) in dynamic condition, transport experiments using columns have been carried out with a soil poor in carbonated minerals and organic matter. Considering that the reactivity of this soil was mainly due to swelling clay minerals, a sorption model based on the sorption properties of the Wyoming montmorillonite and built according to a multi-site ion exchanger theory has been integrated into a 1D transport code. The predictions given by this model were then compared with the breakthrough curves measured in this study and those reported in the literature. The study of the reactive transport of major cations highlighted the significant role of protons (even at near neutral pH), and validated the model for major cations (Na and Ca). However, the study concerning Zn (II) showed a discrepancy between the results obtained from batch experiments and those issued from column experiments, which could be attributed to the contribution of another sorbent phase (illite). Finally, the proposed sorption model allowed reproducing with a good confidence experimental data reported from literature for sorption of Zn (II) in dynamic conditions
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Ducoroy, Laurent. "Modification de fibres de polyester pour l'obtention de textiles échangeurs d'ions : application à la dépollution métallique des eaux". Lille 1, 2006. http://www.theses.fr/2006LIL10003.
Abstract (sommario):
La pollution par les métaux lourds constitue actuellement un problème préoccupant pour la santé humaine. Les origines de cette pollution et la mobilité de ces métaux font qu'on les retrouve aussi bien dans les eaux, que dans les sols et les sédiments. C'est dans ce contexte que nous avons cherché à développer un textile PET non tissé, présentant une propriété d'échange cationique, et qui à terme pourrait servir de barrières filtrantes de milieux contaminés par des métaux lourds. Pour commencer une étude bibliographique concernant, d'une part, la pollution métallique dans les eaux et les sols, et les différentes techniques de remédiation, et d'autre part, les méthodes de fonctionnalisation des textiles échangeurs d'ions a menée. Nous avons ensuite entrepris la fabrication de textiles échangeurs d'ions à partir d'un PET non tissé, d'un polyacide carboxylique et de cyclodextrine. Le rôle des paramètres de réaction (température, temps de réaction, pH de la solution d'imprégnation. . . ) et la nature des réactifs ont été étudiés dans le but d'obtenir le textile présentant la capacité d'échange ionique maximum (0,45 à 0,90 mmol/g). Par ailleurs une caractérisation par MEB a permis de mettre en évidence une distribution homogène du polymère autour des fibres de PET. Enfin, l'efficacité de nos textiles a été testée dans le cadre d'une application de dépollution métallique en mode batch en solution aqueuse. Quatre cations métalliques ont été utilisés (Pb(II), Ni(II), Cd(II), Zn(II)). Le temps de contact permettant d'atteindre l'équilibre d'adsorption, ainsi que la capacité d'adsorption à saturation ont été déterminés. D'autres paramètres, tels que le pH et la présence d'autres métaux ont également été étudiés. Nous avons montré que nos textiles fonctionnalisés ont une réelle aptitude à la dépollution métallique.
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Dzene, Liva. "Influence de la taille des particules et de la cristallochimie sur les propriétés d'échange cationique des minéraux argileux gonflants". Thesis, Poitiers, 2016. http://www.theses.fr/2016POIT2283.
Abstract (sommario):
Les minéraux argileux gonflants sont omniprésents dans tous les compartiments de la surface de la Terre et notamment dans les sols. La structure lamellaire de ces minéraux et leur faible taille leur confèrent une forte réactivité notamment vis à vis des polluants et nutriments qui sont présents dans les eaux porales des sols. Dans ce cadre, cette thèse vise à contribuer à une meilleure compréhension des interactions entre des minéraux argileux gonflants et des cations nutritifs (calcium, strontium) et/ou d'intérêt environnemental (césium). Dans les sols, ces minéraux possèdent de larges distributions de taille et de cristallochimie (charge des feuillets). Par conséquent, pour mieux comprendre le rôle de chacun de ces paramètres sur la réactivité de ces particules naturelles, nous avons travaillé avec des « systèmes modèles », représentatifs des particules argileuses des sols : des particules de vermiculite triées en taille et des saponites synthétiques avec des charges de feuillets contrôlées. Les résultats d'adsorption des cations étudiés (Cs, Sr) en compétition avec les cations majeurs des eaux naturelles (Na, Ca) ont été obtenus en couplant l'analyse chimique des solutions et la modélisation des réflexions 00ℓ des diffractogrammes de rayons X afin d'obtenir la distribution de cations entre les différents sites d'adsorption (interfoliaire vs externes). Une telle approche et l'utilisation des « systèmes modèles » nous ont permis d'obtenir des paramètres quantitatifs décrivant la réactivité des minéraux argileux gonflants des sols. Ces paramètres pourront être pris en compte dans les codes de transport prédisant la migration des cations dans les solsThe swelling clay minerals are ubiquitous in all areas of the surface of the Earth, particularly in soils. The lamellar structure of these minerals and their small size are at the origin of their high reactivity in particular with respect to pollutants and nutrients that are present in soil pore water. In this context, our work aims to contribute to a better understanding of the interactions between swelling clay minerals and cations of nutritive (calcium) and/or environmental interest (cesium, strontium). In soils, swelling clay minerals have broad size distribution and can have a varied crystal chemistry. Therefore, to better understand the role of each of these parameters on the reactivity of the natural particles, we worked with "model systems", which are yet representative of the swelling clay particles encountered in soil environment. Different particle size fractions of vermiculite and different synthetic saponites characterised by well-controlled layer charge were used as "model systems". Results concerning ion-exchange isotherms for Cs and Sr, in competition with major cations of natural waters (Na, Ca), were obtained by combining chemical analyses and 00ℓ reflection modelling of X-ray diffractograms in order to assess the cation distribution between the different adsorption sites (interlayer vs external) located on swelling clay minerals. Such approach and the use of ‘model systems’ have allowed us to obtain quantitative parameters describing the reactivity of soil swelling clay mineral particles, and should be considered in reactive transport codes devoted to predict the migration of nutritive and polluted cations in soil environments
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Jaouadi, Meyssa. "Étude d'un procédé hybride de séparation couplant l’électrodialyse à membrane bipolaire et l’échange d'ions : application à la valorisation de solutions diluées d'acide organique". Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0208/document.
Abstract (sommario):
Le présent travail est dédié à l’étude d’un procédé hybride couplant l’électrodialyse à membrane bipolaire et l’échange d’ions. Cette étude est appliquée au traitement de solutions diluées d’acide acétique. L’objectif est double : acquérir une compréhension théorique des processus de transfert et des mécanismes qui impactent la consommation énergétique de ce système hybride et, de façon plus appliquée, proposer une configuration de cellule qui permette d’éliminer l’acide de la solution traitée en la transférant vers un compartiment de concentration. Cette configuration doit permettre d’obtenir le taux de purification le plus élevé possible tout en minimisant la consommation d’énergie. Des critères visant à optimiser le choix des résines échangeuses d’ions (fortes ou faibles) dans les compartiments de dilution sont proposés. L’intérêt de l’utilisation d’une résine cationique forte sous forme H+ dans le compartiment de concentration est par ailleurs mise en évidence, conduisant à une diminution de la résistance du compartiment et de ce fait de la consommation d’énergie. Une étude réalisée sur des systèmes « couplés » et « découplés » a permis d’identifier les contributions résistives des différents éléments de l’empilement. Cette approche a conduit à la détermination des paramètres d’un modèle qui permet de prévoir la résistance électrique d’un lit de résine dans une solution donnée. Les consommations spécifiques d’énergie (kWh/kg d’acide transféré) ont été évaluées en fonction du taux de purification souhaité. L’ensemble de l’étude a permis d’établir des recommandations pour la conception de la cellule et pour le choix des paramètres opératoiresThis work is dedicated to the study of a hybrid separation process involving bipolar membrane electrodialysis and ion exchange. This study is applied to the treatment of diluted effluents. The aim is first to acquire a theoretical understanding of transfer processes and mechanisms that affect energy consumption of this hybrid system. Then, in a more applied way, the objective is to be able to propose a cell configuration that allows to remove the acid from the treated solution by transferring it to a concentration compartment. This configuration must allow to obtain the highest purification rates as possible while minimizing energy consumption. Criteria aiming at optimizing ion exchange resins (strong or weak) in dilution compartment are proposed. The interest of the introduction of strong cationic resin under H+ form in the concentrated compartment is highlighted, as it enables reducing compartment resistance and hence energy consumption. Furthermore, experimental measurements successively conducted with “decoupled” and “coupled” systems identified resistive contributions of the different elements of the stack. This approach led to the determination of parameters of a model which predicts the resin bed electrical resistance in a given solution. Specific energy consumption (kWh/Kg transferred acid) was evaluated as a function of the desired purification rate. All the work led to recommendations for the cell design and for the choice of operating parameters
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Teepakorn, Chalore. "Numerical simulation and experimental study of membrane chromatography for biomolecule separation". Thesis, Lyon 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LYO10299/document.
Abstract (sommario):
La chromatographie membranaire est une alternative à la chromatographie classique sur résine basée sur le transport convectif des solutés à travers une membrane microporeuse plutôt que par le transport diffusif des solutés dans les particules de résines. Cette technique présente les avantages de diminuer les phénomènes de diffusion, de réduire les temps de séjour et les pertes de charge, et de permettre la purification rapide de quantités importantes de molécules. La chromatographie membranaire connaît un fort succès commercial. Une gamme importante de membranes chromatographiques mettant en jeu différents mécanismes de rétention (échange d’ions, affinité, etc.) et différentes géométries (feuille, spirale, etc.) est actuellement commercialisée. Malgré ce succès, différents aspects relatifs à la chromatographie membranaire restent mal connus. Cette thèse de doctorat se propose de répondre à certaines questions relatives à cette techniqueMembrane chromatography (MC) is an alternative to traditional resin packed columns chromatography. The solute mass transport in the membrane occurs in convective through-pores rather than in stagnant fluid inside the pores of the resins particles, which is limited by the slow diffusive transport. MC offers the main advantage of reducing diffusion phenomena, shorter residence time and lowered pressures drops, and thus, facilitates rapid purification of large quantities of molecules. A wide range of chromatographic membranes involving different molecules retention mechanisms (ion exchange, affinity, etc...) is now commercialized. Despite their success, the influence of the geometry of the membrane chromatography devices remains relatively unexplored from a theoretical point of view. This doctoral thesis is aimed to clarify some ambiguous points related to this technique
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Robin, Valentin. "Effet de la cristallochimie des minéraux argileux gonflants sur les propriétés d'échange cationique et de dissolution. Implications dans un contexte de réhabilitation de sites miniers acidifiés". Thesis, Poitiers, 2015. http://www.theses.fr/2015POIT2296/document.
Abstract (sommario):
Les smectites sont présentent dans de nombreux environnements de surface et sub-surface au sein desquels elles jouent un rôle prépondérant dans la mobilité des cations majeurs et traces de part leurs capacités d’adsorption. En contexte de réhabilitation de sites miniers exploités par lixiviation acide, ces smectites jouent un rôle dans la remontée du pH des eaux ainsi que dans l’immobilisation des éléments solubilisés. La nature des argiles présentent dans les sables non consolidés d’un aquifère exploité a donc été étudié. La présence de smectites du type beidellite (charge tétraédrique) a été mise en évidence. Cependant, il existe peu d’études sur les propriétés de la beidellite, la majorité portant sur la montmorillonite (charge octaédrique). Un modèle d’échange pour 5 cations majeurs des eaux naturelles (Na, K, Ca, Mg, H) et un élément trace (226Ra) a donc été réalisé sur une beidellite de référence. Les vitesses de dissolution et les mécanismes à l’interface solide/solution en milieu acide ont ensuite été étudiés, validant l’application du modèle d’échange à bas pH. Des effets dus à l’organisation des particules en suspension (texture/agrégation) ont aussi été mis en évidence sur les propriétés d’échange et de dissolution. Lors de ces travaux, l’accent a été mis sur l’impact de la cristallochimie sur la réactivité des smectites par comparaison entre les propriétés de la beidellite et de la montmorillonite. Les résultats indiquent que la cristallochimie des smectites a un impact significatif sur leur comportement, ce paramètre pourrait ainsi être utilisé afin d’alimenter les modèles de transport réactif prenant en compte les propriétés des smectitesSwelling clay minerals, in particular smectites, are present in many surface and subsurface environments in which they have a major impact on the mobility of major cations and trace elements due to their adsorption capacity. In context of remediation of mining environments operated by acid leaching, these smectites can act as pH buffer and play a role in the immobilization of soluble elements. The type of clay minerals present in the poorly consolidated sands of an aquifer leached by acid solutions was studied. The presence of beidellite type smectites (di-octahedral, tetrahedral charge) was evidenced. However, few studies exist on the ion exchange properties or the dissolution of beidellite, as most of them deal with montmorillonite properties (di-octahedral, octahedral charge). Then, an ion-exchange model involving 5 major cations of natural waters (Na, K, Ca, Mg, H) and one trace element (226Ra) was proposed for a reference beidellite. Dissolution rates and interfacial mechanisms in acidic solutions were investigated in order to check for the validity the ion-exchange model at low pH. Moreover, effects due to the texture/aggregation of particles in suspension were evidenced on the ion-exchange and dissolution properties. This study was focused on the impact of the crystal chemistry on reactive property of the smectites, by comparison of the properties of beidellite with those of montmorillonitic minerals. Results indicate that smectites crystal chemistry has a significant impact on their properties, and such parameter could be considered in reactive transport models when they take into account cation exchange and dissolution properties of smectites