X èmes Journées Cathala-Letort de prospective scientifique et technique, SFGP, Octobre 2008 D. RICAURTE ORTEGA et A. SUBRENAT École des Mines de Nantes,

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1 X èmes Journées Cathala-Letort de prospective scientifique et technique, SFGP, Octobre 2008 D. RICAURTE ORTEGA et A. SUBRENAT École des Mines de Nantes, GEPEA, UMR CNRS 6144, La Chantrerie, 4 rue Alfred Kastler, BP 20722, Nantes Cedex 3, France - (dricaurt@emn.fr) Références bibliographiques Conclusions et perspectives L’étude en réacteur statique, a permis de mettre en évidence les bonnes capacités d’adsorption, de certains adsorbants. Ces capacités sont plus élevées quand la structure poreuse est étendue. Sa mise en œuvre en dynamiques a montré la faisabilité d’un procédé cyclique par adsorption et régénération thermique. L’utilisation d’un adsorbant fibreux et de son chauffage électrique par effet Joules permet de réduire la durée des régénérations. L’étude de l’ensemble de ces aspects doit permettre de concevoir et de dimensionner un procédé de traitement des siloxanes. Étudier les possibilités de traitement des siloxanes présents dans les effluents gazeux, mettant plus particulièrement en œuvre des adsorbants. Différents aspects sont étudiés suivant une approche globale comprenant : caractérisation des matériaux, l ’étude des propriétés intrinsèques d’adsorption (isothermes d’adsorption), la mise en œuvre de l’adsorbant en système dynamique, les possibilités de régénération. Objectif Les siloxanes sont présents dans les émissions à l’atmosphère issues de l’industrie chimique et plastique, mais aussi dans les biogaz produits sur les sites de stockage des déchets. Introduction Figure I Structure d ’un siloxane Le Tableau I présente les caractéristiques de structure poreuse des matériaux étudiés. Caractérisation des matériaux et propriétés d’adsorption Tableau I Caractérisation de la structure des adsorbants étudiés Figure III Adsorptions sur matériaux poreuse Figure II Conditions d’opération Les résultats obtenus ont permis de mettre en évidence : les bonnes capacités de traitement de certains matériaux, dont plus particulièrement des tissus de carbone activé, l’influence des conditions d’adsorption sur les capacités de traitement parmi lesquels le taux d’humidité relative, la température, la présence d’autres composés adsorbables, la nature du gaz vecteur. les différences de capacités de traitement vis-à-vis des siloxanes linéaires ou cycliques. Traitement en système dynamique L’approche en système dynamique permet d’étudier l’influence : de la vitesse débitante du flux traité, de la concentration en siloxanes en amont de l’adsorbant, de l'épaisseur de matériau mise en œuvre. l’influence d’une régénération thermique à température modérée (90°C). Les Figures IV et V présentent les courbes de percée obtenues au 1er et au 3ème cycle Les capacités en cycles sont assez peu élevées. Ainsi l’intérêt de réaliser des régénérations rapides est donc évident, permettant de réduire la taille de l’installation et de préserver la masse d’adsorbant à mettre en œuvre. Figure IV Courbe de percée - 1 ère cycle Figure V Courbe de percée - 3 ème cycle Régénération Une fois le matériau saturé, l'utilisation de l'effet Joule doit permettre un chauffage rapide et une régénération efficace de l’adsorbant. L’étude du chauffage électrique d’un tissu est menée en le disposant entre deux contacts électriques, alimentés par un générateur de courant. Une caméra infrarouge permet mesurer la température de surface du matériau (Figure VI). Ainsi, le comportement électrique et thermique des tissus de carbone activé peut être évalué. On observe, une bonne homogénéité du chauffage (Figure VII), une décroissance de la résistivité électrique du matériau avec la température (Figure VIII). La résistivité est liée à la surface BET et à l’orientation du tissu. Traitement des siloxanes par adsorption sur matériaux poreux Figure VI Montage expérimental du chauffage électrique La Figure III montre l’influence de la matrice gazeuse sur la capacité d’adsorption. La Figure II présente l’adsorption d’un silane (L2) sur des différents adsorbants. SUBRENAT A, Procédés de traitement d’air chargé en C.O.V. par adsoprtion –desorption sur tissu de charbon active.Thèse de doctorant, Université de Nantes,, Ecole des Mines de Nantes, 1999. SUBRENAT A, Le Cloirec P. (2004), Industrial Applications of Adsorption onto Activated Carbon Cloths and Electro-thermal Regeneration, J. Environ. Engn., 130, 3, 249-257. SUBRENAT A, Baléo,J.N.; Le Cloirec,P.; Blanc,P.E, Electrical behaviour of activated carbon cloth heated by the joule effect: desorption application, Carbon, 2001, 39, 5, 707-716 LE CLOIREC P, Adsorption en traitement de l’air. Techniques de l’ingénieur, traité environnement. G 1 770 – 1. Figure VIII Exemple de la résistivité électrique en fonction de la température Figure VII Thermogramme du tissu