Elimination du formaldéhyde par adsorbants recyclables de type MOFs - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2021

Formaldehyde removal via recyclable MOFs adsorbents

Elimination du formaldéhyde par adsorbants recyclables de type MOFs

Nicolas Sadovnik
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1214073
  • IdRef : 258600055

Résumé

Formaldehyde is a highly toxic and carcinogenic volatile organic compound, very present in confined areas. The aim of this thesis is to study the efficiency of a series of porous materials to eliminate gaseous formaldehyde by adsorption, then to analyze interaction modes occurring during the adsorption of this molecule, in order to develop anti-pollution processes in workspaces, homes or hospitals. Based on previous work available and due to the limited efficiency of current processes, our choice fell on MOFs (Metal-Organic Frameworks). Therefore, in this thesis, the formaldehyde removal performance of commercial or specifically designed in laboratory MOFs, in comparison with reference activated carbons, has been investigated using different techniques (i) breakthrough tests (dynamic adsorption), (ii) closed reactor, (iii) environmental chamber, (iv) characterizations (PXRD, N2 physisorption at 77 K and in situ adsorption of formaldehyde). Extensive studies were subsequently carried out, in the light of the first information obtained.Our results reveal that a category of specific MOFs, owing free pyrazole groups and Brønsted acid sites, are able to interact with formaldehyde through chemisorption, thus ensuring its efficient capture (increased adsorption capacity, absence of re-emission phenomena at temperatures close to ambient), including in the presence of humidity and offering a possibility to be regenerated with a protocol for home use.
Le formaldéhyde est un composé organique volatil hautement toxique et cancérigène, très présent dans les espaces clos. L'objectif de cette thèse est d'étudier l'efficacité d'une série de matériaux poreux pour éliminer le formaldéhyde gazeux par adsorption, puis d’analyser les modes d'interaction se produisant lors de l'adsorption de cette molécule, afin de développer des procédés anti-pollution dans les espaces de travail, les habitations ou les hôpitaux. Au vu des travaux antérieurs à disposition et de l’efficacité limitée des procédés actuels (absorption par charbons actifs), notre choix s’est porté sur les MOFs (Metal-Organic Frameworks). Par conséquent, dans cette thèse, les performances de capture du formaldéhyde de MOFs commerciaux ou spécifiquement conçus en laboratoire, en comparaison avec des charbons actifs de référence, ont été étudiées au moyen de tests (i) de percée (adsorption dynamique), (ii) en réacteur fermé, (iii) en chambre environnementale, (iv) de caractérisation (DRX, physisorption du N2 à 77 K et adsorption in situ de formaldéhyde). Des études de compréhension plus poussées ont été effectuées par la suite, à la lumière des premières informations obtenues.Nos résultats révèlent qu’une catégorie de MOFs spécifique, possédant des groupements pyrazoles libres et des sites acides de Brønsted, est capable d’interagir avec le formaldéhyde par une réaction de chimisorption, rendant ainsi très efficace sa capture (capacité d’adsorption élevée, absence de phénomènes de réémission à des températures proches de l’ambiante), y compris en présence d’humidité, tout en offrant la possibilité d’une régénération au moyen d’un protocole applicable à un usage domestique.

Domaines

Chimie organique
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03934589 , version 1 (11-01-2023)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03934589 , version 1

Citer

Nicolas Sadovnik. Elimination du formaldéhyde par adsorbants recyclables de type MOFs. Chimie organique. Normandie Université, 2021. Français. ⟨NNT : 2021NORMC232⟩. ⟨tel-03934589⟩
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