| Titre : | Modélisation et optimisation d'adsorption des acdes carbxyliques par le charbon actif |
| Auteurs : | Wassila Grine, Auteur ; Dallal Lehouimel, Auteur ; Djemoui Laidi, Directeur de thèse |
| Type de document : | Monographie imprimée |
| Editeur : | Biskra [Algerie] : Université Mohamed Kheider, 2011 |
| Format : | 89p / 30cm |
| Langues: | Français |
| Résumé : |
Ce travail porte sur l’étude expérimentale de la séparation des acides carboxyliques à partir d'une phase aqueuse, l'adsorption sur le charbon actif était la méthode choisie pour cette étude.
L'objectif de ce travail consiste à l’étude de l’influence des différents paramètres tels que l'effet de la concentration initiale des acides, l'effet de la quantité d'adsorbant, l'effet du temps de contact, ainsi que les données convenables aux isothermes et les modèles cinétiques de l'adsorption de l'acide lactique et l'acide propionique par l’utilisation de charbon actif comme adsorbant ont été étudiés. Les isothermes les plus utilisées, FREUNDLICH et LANGMUIR, ont été appliquées aux données expérimentales d’adsorption. L’isotherme de Langmuir adapté les données expérimentales pour l’adsorption de l'acide lactique et l'acide propionique à une température ambiante. Les modèles de pseudo 1er ordre et de pseudo2ème ordre et le modèle d'Elovich ont été utilisés pour étudier la cinétique d’adsorption de chaque acide. Le modèle de cinétique pseudo2ème ordre adapté les résultats obtenue avec un coefficient de corrélation de 0.99 pour les deux acide, ce qui montre que la cinétique d‘adsorption des acides lactique et propionique par le charbon actif est mieux de représentée par une cinétique du pseudo2ème ordre. La conception de composée centrale (CCD) a été employée pour développer un modèle statistique pour l'optimisation des variables de processus d’adsorption tels que la concentration en adsorbat (0.01 -0.05) mol/l X1, la masse d’adsorbant (1-3) g X2, le temps de contact (40- 100) min X3. Nous avons utilisés deux méthodes d’optimisation dans le but de maximiser le rendement d’adsorption des acides carboxyliques par le support étudié, ces méthodes sont la méthode du simplexe (Méthode de Nelder & Mead) et la méthode de l’Algorithme Génétique (AG). On conclure que le programme génétique est un outil puissant pour optimiser le processus d’adsorption. Mots-Clés: Adsorption, Acides carboxyliques, Méthodologie de surface de réponse, Optimisation. |
| Sommaire : |
REMERCIEMENTS…………………………………………………………………………. I
RESUME…………………………………………………………………………………….. II ABSTRACT………………………………………………………………………………….. III SOMMAIRE…………………………………………………………………......................... IV INTRODUCTION GENERALE…………………………………………………………….. 1 CHAPITRE I : LES ACIDES CARBOXYLIQUES I .1. Introduction……………………………………………………………………………… 3 I .2. Définitions………………………………………………………………………………. 3 I .3.Nomenclature…………………………………………………………………………….. 4 I .3 .1. Systématique……………………………………………… …………………... 4 I .3.2. Usuelle………………………………………………………………………….. 4 I .4. Etat naturel………………………………………………………………………………. 5 I .4.1. Acides gras……………………………………………………………………… 5 I .4.2. Hydroxy-acides…………………………………………………………………. 6 I .4.3. Céto-acides……………………………………………………………………… 6 I .5. Méthodes de préparation des acides carboxyliques……………………………………... 6 I .6. Les monoacides carboxyliques………………………………………………………….. 7 I.6.1. Acide formique………………………………………………………………….. 7 I.6.1.1. Propriétés………………………………………………………………... 7 I.6.1.2. Production………………………………………………......................... 8 I.6.1.3. Utilisation………………………………………………………………... 8 I.6.2. Acide acétique…………………………………………………………………… 9 I.6.2.1. Propriétés………………………………………………………………... 9 I.6.2.2. Production……………………………………………………………….. 10 I.6.2.3. Utilisation………………………………………………………………... 10 I.6.3. Acide lactique…………………………………………………………………… 10 I.6.3.1. Propriétés………………………………………………………………... 10 I.6.3.2. Production……………………………………………………………….. 12 I.6.3.3. Utilisation………………………………………………………………... 12 I.6.4. Acide Propionique………………………………………………………………. 13 I.6.4.1. Propriétés………………………………………………………………... 13 I.6.4.2. Production………………………………………………......................... 14 I.6.4.3. Utilisation……………………………………………………................... 15 I.7. Eléments Bibliographiques………………………………………………………………. 15 I.8. Conclusion……………………………………………………………………………….. 17 CHAPITRE II: GENERALITE SUR L’ADSORPTION II.1. Introduction……………………………………………………………………………... 18 II.2. Historique……………………………………………………………………………….. 18 II.3. Définition………………………………………………………………………………... 18 Mise II.4. Mise en évidence de l’adsorption par les solides………………………………………… 19 II.5. Origine et types du phénomène d'adsorption…………………………………………… 20 II.5.1. Origine………………………………………………………………………….. 20 II.5.1.1. Types de liaisons mises en jeu dans l’adsorption……………………….. 21 II.5.2. Types du phénomène d'adsorption……………………………………………… 21 II.5.2.1. L’adsorption physique…………………………………………………... 21 II.5.2.2. L’adsorption chimique…………………………………………………... 22 II.6. Mécanisme d'adsorption………………………………………………………………… 24 II.6.1. Le transfert de masse externe…………………………………………………… 24 II.6.2. Le transfert de masse interne……………………………………………………. 24 II.6.3. L’adsorption…………………………………………………………………….. 24 II.7. La désorption………………………………………………………………...………….. 24 II.8. Facteurs influençant l’adsorption……………………………………………………….. 25 II.8.1. La nature de l’adsorbant………………………………………………………… 25 II.8.2. Le type d'adsorbant…………………………………………………………….... 25 II.8.3. Les concentrations des substances à adsorber…………………………………... 26 II.8.4. La nature des substances à adsorber…………………………………………….. 26 II.8.5. La nature du milieu……………………………………………………………… 26 II.8.6. Les facteurs physiques…………………………………………………………... 26 II.8.6.1. L'agitation……………………………………………………………….. 26 II.8.6.2. La température…………………………………………………………... 26 II.9. Les adsorbants…………………………………………………………………………... 26 II.9.1. Généralités sur les adsorbants…………………………………………………... 26 II.9.2. Les caractéristiques physico-chimiques d'un adsorbant……………………….. 27 II.9.2.1. Propriétés physiques……………………………………………………... 28 II.9.2.2. Propriétés chimiques…………………………………………………….. 28 II.9.3. Les critères de choix d’adsorbants industriels…………………………………... 28 II.9.4. Les Principaux types d’adsorbants……………………………………................ 29 II.9.4.1. Charbons actifs ou charbons activés…………………………………….. 29 II.9.4.2. Les gels de silice (silcagel)………………………………………………. 33 II.9.4.3. Les alumines activées……………………………………………………. 33 II.9.4.4. Zéolithes…………………………………………………………………. 33 II.9.4.5. Les argiles activées………………………………………………………. 34 II.9.4.6. Tamis moléculaires………………………………………………………. 34 II.10. Isothermes d'adsorption………………………………………………………………... 34 II.10.1. Modèles d’isothermes théoriques…………………………………………......... 36 II.10.1.1. Théorie de Langmuir…………………………………………………… 36 II.10.1.2. Théorie de Brunauer, Emmet et Teller (B.E.T)……………………….... 38 II.10.1.3. Isotherme de Freundlich………………………………………………... 39 II.10.2. Modèles empiriques d’isothermes……………………………………………… 40 II.10.2.1. Adsorption en monocouche…………………………………………….. 40 II.10.2.2. Adsorption en multicouche…………………………………………….. 42 II.10.2.3. Conclusion………………………………………………………….…... 42 II.11. Cinétique de l’adsorption…………………………………………………………..….. 43 II.11.1. Modèles cinétiques………………………………………………………............ 44 II.12. Chaleurs d’adsorption…………………………………………………………………. 45 II.13. Surface spécifique……………………………………………………………………... 46 II.14. Utilisation industrielle de l’adsorption………………………………………………… 48 II.14.1. Avantage et inconvénient………………………………………………………. 48 II.14.2. Application de l’adsorption en phase gazeuse………………………………….. 48 II.14.3. Application de l’adsorption en phase liquide…………………………………… 49 II.14.4. Application de l’adsorption en lit fixe (percolation)……………………………. 49 II.14.5. Autres domaines d’applications…………………………………………............ 50 II.15. Conclusion……………………………………………………………………………... 50 CHAPITRE III: EQUILIBRE D’ADSORPTION III.1. Introduction………………………………………………………….............................. 51 III.2. Protocole opératoire……………………………………………………………………. 51 III.2.1. Caractérisation de support……………………………………………………….. 51 III.2.2. Préparation des solutions ………………………………………………………... 51 III.2.3. Essais d’adsorption ……………………………………………………………… 52 III.3. Equilibre d’adsorption …………………………………………………………………. 53 III.3.1. Effet de quelques paramètres sur l’adsorption des acides ………………………. 53 III.3.1.1. Effet de la concentration initial de l’adsorbat ………………………….. 53 III.3.1.2. Effet de la masse de l’adsorbant ………………………………………... 55 III.3.1.3. Effet du temps d’agitation ……………………………………….……... 57 III.4. Etude des isothermes d’adsorption …………………………………………………….. 60 III.4.1. Application du modèle de LANGMUIR ……………………………………….. 60 III.4.2. Application du modèle de FREUNDLICH …………………………………….. 61 III.4.3. Conclusion ………………………………………………………………………. 63 III.5. Etude de la cinétique de l’adsorption ……………………………………………….…. 63 III.7. Conclusion ……………………………………………………………………………... 68 CHAPITRE IV : MODELISATION ET OPTIMISATION IV.1. Introduction …………………………………………………………………………..... 69 IV.2. Généralités sur la méthodologie de surface de réponse (RSM) ……………………….. 69 IV.3. Procédure expérimentale ……………………………………………...……………….. 71 IV.4. Résultats et discussion………………………………………………………………..... 71 IV.4.1. Modélisation du processus d’adsorption par RSM ……………………….……. 71 IV.4.2. Optimisation procédure ……………………………………..…………………. 80 IV.4.2.1. Méthode simplexe de Nelder & Mead …………………………………. 80 IV.4.2.2. Algorithme Génétique …………………………….……………………. 81 IV.5. Conclusion ……………………………………………..………………........................ 84 CONCLUSION GENERALE………………………………………………………………… 85 REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES……………………………………………………... 87 LISTE DES FIGURES LISTE DES TABLEAUX Annexe A Annexe B |
Disponibilité (2)
| Cote | Support | Localisation | Statut | Emplacement | |
|---|---|---|---|---|---|
| M/1890 | Mémoire licence | BIB.FAC.ST. | Sorti jusqu'au 09/03/2021 | Salle de mémoires et de théses | |
| M/1890 | Mémoire licence | BIB.FAC.ST. | Empruntable |
Erreur sur le template
