Génie des procédés

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Contribution à la conversion photo-électro-catalytique du CO² dans un milieu électro-catalytique
(2019-11-28) Benammar; Souad
Le dioxyde de carbone est aujourd’hui considéré comme le principal responsable du réchauffement climatique, il est le principal composé carboné rejeté par l’industrie et par les échappements des véhiculés de transport. L’objectif de ce travail est d’examiner les performances du cuivre dans la conversion du CO2 en acide formique, sur la base de trois procédés de traitement, à savoir l’électro-réduction, la photo-catalyse et la photo-électro-catalyse en un milieu aqueux (NaHCO3 et KHCO3). L’étude paramétrique de l’électro-réduction du CO2 sur trois électrodes de pureté différente en cuivre (Cu 96,4 %, Cu 94,7 %, Cu 59,1%) a montré que Cu (96,4 %), présente la meilleure conversion en acide formique (42 ppm/cm2) dans l’électrolyte 0,3M NaHCO3 saturé du CO2 à pH 7,09 en appliquant la tension -1,9 V/ECS. Trois catalyseurs avec un pourcentage massique de 10% en cuivre supportés sur SiO2, Al2O3 et sphères de carbone (CSs), ont été mis en œuvre dans la conversion photo-catalytique du CO2, en milieu aqueux (NaHCO3 et KHCO3). Diverses techniques d’analyse (MEB-EDS, MET, FTIR, IR-ATR, DRX, FRX) adoptées ont montré, la formation de la phase pure "CuO", et l’obtention d’un semi-conducteur de type "p", avec des énergies de gap de l’ordre de 1,22 et 1,4 eV; les trois matériaux absorbent une quantité de photons très importante dans le domaine visible. L’application de la conversion photo-catalytique et photo-électrocatalytique du CO2, a révélé un résultat plus intéressant pour le catalyseur supporté sur les sphères de carbone, avec une conversion en acide formique significative (80 ppm/g), cela a été confirmé par une étude du comportement électrochimique et photo-électrochimique du catalyseur 10Cu-CSs dans le milieu NaHCO3.
Etude de la dégradation d’un polluant organique par des procédés de couplage dans un photoréacteur
(2024-02-26) Benramdane; Iméne Kahina
Ce travail a été effectué dans le domaine de la dépollution des eaux par les procédés d’oxydation avancés, en particulier la photocatalyse en milieu homogène (Réaction de photo-Fenton modifié) en induisant deux complexes Fer (II ,III)-Ligand. Deux complexes Fer (III)-Oxalate et Fer (II)-Oxalate sous lumière UV ont été utilisés pour dégrader et minéraliser un antibiotique qui est l'Amoxicilline. L'évolution de la réaction de complexation entre le Fe(III) et l'acide oxalique à température ambiante et à l'obscurité a été examinée, en variant les concentrations de Fer ( le Fe3+ pour le complexe Fe(III)-OX et le Fe2+ pour le complexe Fe(II)-OX), les rapports molaires 1,2 et 3 pour le complexe Fe(III)-OX ,1 et 2 pour le complexe Fe(II)-OX) ; les valeurs de pHi ( pHi non ajusté de 4 ,11 pour le complexe Fe (III)-OX ; un pHi non ajusté de 3,8 pour le complexe Fe(II)-OX et un pHi=6 pour les deux complexe). Les résultats indiquent une influence significative de la concentration de Fer (Fe3+ et Fe2+) sur la cinétique de réaction, avec des réactions plus rapides à des concentrations plus élevées. La modélisation avec Visual Minteq confirme une complexation presque complète de l'acide oxalique avec les ions du Fer montrant que la complexation est plus rapide à un rapport de 1 par rapport à 2 ou 3. Dans tous les cas, l'acide oxalique est totalement complexé par l'ion ferrique. Après l’examination de l’influence du pHi, on constate que oxalique est complètement consommé a des pHi non ajusté, indiquant une complexation complète. Cependant, à un pHi de 6, une partie de l'acide oxalique reste en solution, suggérant que le fer en solution favorise la complexation avec les molécules d'eau à des pH élevés donnant des ions les ions FeOH+2 et Fe(OH)2+ à de faibles pourcentages. L'effet des paramètres opératoires tels que la concentration en Fer(II,III), le rapport molaire Oxalate/Fer(II,III), le pH initial de la solution et l'influence des ions inorganiques a été étudié pour tenter d'atteindre une efficacité de dégradation et de minéralisation efficace. Nos résultats ont montré que la concentration en Fer utilisée ne doit pas dépasser 0,35mM pour le complexe Fer(III)-oxalate et 0,25mM pour le complexe Fer(II)-Oxalate, que le rapport molaire entre l’acide oxalique et le Fer(II,III) est limité à une valeur de 3 . Sauf qu'une solution alternative a été adoptée pour augmenter le rapport molaire en utilisant la méthode d'injection, et que le meilleur pHi à utiliser est un pH libre de 2,8 pour le complexe Fer(III)-Oxalate et un pH libre de 3,02 pour le complexe Fer(II)-oxalate. Donc, le pH final obtenu est de 6 pour les deux complexes. L'effet des ions inorganiques a montré qu'une influence remarquable a été notée pour les ions bicarbonate et sulfate ; par rapport au chlorure, aucune influence n'a été constatée pour les deux procédés. Nous avons essayé d'examiner les applications du réseau neuronal artificiel (RNA) pour prédire les performances des deux procédés. Après application de plusieurs modèles RNA, les résultats étaient similaires pour les deux procédés : un MSE de 1,1957*10-5pour la dégradation et de 1,1948*10-5 pour la minéralisation pour le procédé (FerIII-Ox/UV) ainsi qu’un MSE de 1.3*10-5et 1.7*10-5pour la dégradation et la minéralisation respectivement pour le procédé (FerII-Ox/UV). Le modèle peut décrire avec succès le pourcentage de dégradation et de minéralisation de l'AMX dans diverses conditions.