CONTRIBUTION EXPÉRIMENTALE À L’ETUDE DE LA CINÉTIQUE D’ADSORBATION DE GAZ

Khodr N. ABDALLAH

Le grand développement des applications de l’adsorption dans l’industrie a rendu nécessaire la meilleure connaissance des paramètres qu’elle met en jeu et notamment de ceux qui contrôlent la cinétique. Le processus d’absorption étant toujours exothermique.

 Jusqu’à présent, les mesures de température utilisaient des thermocouples ou des sondes platines que ne permettaient pas les mesures simultanées de masse sur un même échantillon et qui en outre perturbent grandement d’état thermique par leur propre capacité calorifique et par la conduction parasite des fils.

  La technique de mesure à distance de température par détection du flux infra-rouge émis par l’objet à étudier est utilisée depuis longtemps en particulier en astronomie. Je me suis orienté vers l’utilisation des techniques les plus sensibles qui utilisent des photoconducteurs ou des bolomètres refroidis à très basse température. Grâce à une collaboration avec l’équipe de spectrophotométrie thermique et/ou I.R. du L.P.S.P.  à Verrières le Buisson dirigé par N. Coron, nous avons pu réaliser rapidement des premières mesures avec une installation de calibration existante que nous avons transformé. Ensuite nous avons développé au L.I.M.S.I. une installation spécifique très originale qui a pu être utilisée sur les échantillons d’adsorbant soumis à des échelons de pression.

 Dans une première étape, nous avons étudier, au L.P.S.P., des échantillons de zéolithe synthétique NaX soumis à des échelons de vapeur d’eau. Puis, nous avons construit à Orsay un appareil plus spécialisé avec lequel nous avons étudié la cinétique d’échantillons de charbon actif sous vapeur de méthanol. Les résultats expérimentaux ont ensuite été confrontés au modèle et les coefficients de diffusion identifiés.

  Après un rappel des mécanismes de base, nous présentons dans ce mémoire les instruments que nous avons développés ainsi que les résultats expérimentaux obtenus. Nous confrontons ensuite ces résultats avec le modèle et quantifions les coefficients de diffusion. Ce mémoire décrit donc la mise au point d’une nouvelle méthode expérimentale conduisant à des résultats qui représentent les premiers cas de détermination de coefficients de diffusion de masse à deux échelles (grain bidispersé) dans le cas non isotherme. De telles déterminations de cinétiques de grains à double porosité sont particulièrement importantes pour le développement de procèdes (séparation des gaz ou génie catalytique) dans lesquels des adsorbants en grains sont utilisés.