brenda-vounki.jpg, par jfages

 

Soutenance de thèse de Brenda VOUNKI,

doctorante au Centre RAPSODEE UMR CNRS 5302

sur "Adsorbants à base de phosphates pour l'abattement des métaux lourds en phase gazeuse"

 

Vendredi 1 décembre à 14h00

Amphi 2 - IMT Mines Albi

 

 

Composition du jury

• M. Ange NZIHOU : Centre RAPSODEE UMR CNRS 5302 IMT Mines Albi - Directeur de thèse
• Mme Nathalie LYCZKO : Centre RAPSODEE UMR CNRS 5302 IMT Mines Albi - Co-directrice de thèse
• M. Hafed EL FEKI : Université de Sfax - Rapporteur
• M. Fernando CASTRO : Université de Minho - Rapporteur
• M. Eric CHAMPION : Université de Limoges - Examinateur
• Mme Dorina FATI : PRAYON - Examinatrice
• M. Alain GERMEAU : PRAYON - Invité

Résumé

Les normes environnementales concernant les émissions de polluants dans l’air deviennent de plus en plus restrictives avec de nouveaux seuils d’émission à obligatoirement respecter. A cet effet, il est nécessaire de développer ou d’améliorer les techniques actuelles d’abattement des émissions de métaux lourds à haute température (> 240°C). Ce travail de thèse se place dans cette problématique et a pour objectif le développement d’adsorbant à base de phosphates de calcium aux propriétés contrôlées permettant l’élimination des métaux lourds en phase gazeuse à haute température. Si les procédés d’élimination de ces métaux lourds à basse température (< 240°C) existent, ceux à haute température (> 240°C) restent rares. Dans un premier temps, différentes synthèses de phosphates de calcium ont été réalisées afin d’identifier l’influence des conditions opératoires sur les propriétés physico-chimiques et thermiques du solide. Le rapport liquide/solide et la vitesse d’agitation se sont avérés comme les paramètres les plus influents sur les propriétés finales du produit obtenu. Une hydroxyapatite avec une surface spécifique comprise entre 90 et 100 m2 /g a été obtenue. Sur la base des résultats obtenus, l’hydroxyapatite retenue pour les essais d’adsorption du cadmium ou du plomb en lit fixe à l’échelle laboratoire a été celle présentant les meilleures caractéristiques en termes de stabilité thermique, physique et chimique. Néanmoins, ce manuscrit couvre en grande partie les travaux sur l'adsorption du cadmium. Une deuxième hydroxyapatite fournie par l’industriel (surface spécifique :119 m2 /g) a également été utilisée pour les essais d’adsorption. Les différents tests d’adsorption ont été réalisés en faisant varier des paramètres tels que le débit de gaz (1-3 L/h), la température (700-1000°C), le temps de contact, la concentration initiale du métal lourd et la hauteur du lit de poudre d’adsorbant (0,5-1,5 cm). Les résultats ont montré la capacité de ces adsorbants à capter les métaux lourds sous des contraintes thermiques (T > 700°C). Les données expérimentales d’adsorption du cadmium ont ensuite été modélisées à l'aide d’un modèle mathématique basé sur la cinétique des processus d'adsorption, et les phénomènes de transfert de matière. Il a permis de prédire la dynamique d’adsorption du cadmium par l’hydroxyapatite à travers les courbes de percée décrivant le profil de concentration du cadmium en fonction du temps. Ce travail a démontré que les hydroxyapatites synthétisées présentent des propriétés de surface, d’écoulement, thermiques et thermomécaniques intéressantes permettant d’envisager leur application à haute température à l’échelle industrielle dans une unité d’incinération des déchets.

Mots-clés

Traitement de gaz à haute température, Hydroxyapatite, Métaux lourds, Mécanismes d'adsorption, Cinétique, Modélisation.