Elaboration d'une nouvelle gamme de matériaux carbonés à partir de résidus lignocellulosiques par carbonisation solvo-thermale pour leur intégration dans des procédés d'oxydation avancée pour le traitement de l'eau
Dans le cadre de la valorisation de la biomasse lignocellulosique, des résidus agricoles (pailles de colza, coques de tournesol et tiges de chanvre) et une plante invasive (Renouée du Japon) sont utilisés pour élaborer une nouvelle gamme de carbones activés (CA). Ces derniers sont produits par des p...
Enregistré dans:
| Hovedforfatter: | |
|---|---|
| Andre forfattere: | , , , , , |
| Format: | Thèse numérique |
| Sprog: | Français |
| Udgivet: |
2024.
|
| Fag: | |
| Online adgang: | Accès au texte intégral https://theses.univ-orleans.fr/public/2024ORLE1062_va.pdf http://www.theses.fr/2024ORLE1062/abes https://theses.hal.science/tel-04976299 |
| Kommentar: |
Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Interfaces, Confinement, Matériaux et Nanostructures (Orléans, Loiret ; 2015-....) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Encarnación Raymundo-Pinero (Président du jury) ; Sébastien Schaefer, Laurent Duclaux (Membre(s) du jury) ; Vincent Goetz, Roger Gadiou (Rapporteur(s)) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Development of a new range of carbonaceous materials from lignocellulosic residues by solvo-thermal carbonization for integration in advanced oxidation processes for water treatment |
| LEADER | 07019nam a22005177a 4500 | ||
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| 100 | 1 | |a Samba, Paixan, |d 1995- | |
| 240 | 1 | 0 | |a Development of a new range of carbonaceous materials from lignocellulosic residues by solvo-thermal carbonization for integration in advanced oxidation processes for water treatment |
| 245 | 1 | 0 | |a Elaboration d'une nouvelle gamme de matériaux carbonés à partir de résidus lignocellulosiques par carbonisation solvo-thermale pour leur intégration dans des procédés d'oxydation avancée pour le traitement de l'eau |c Paixan Samba ; sous la direction de Benoît Cagnon. |
| 256 | |a Données textuelles | ||
| 260 | |c 2024. | ||
| 500 | |a Titre provenant de l'écran-titre | ||
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| 500 | |a Autre(s) contribution(s) : Encarnación Raymundo-Pinero (Président du jury) ; Sébastien Schaefer, Laurent Duclaux (Membre(s) du jury) ; Vincent Goetz, Roger Gadiou (Rapporteur(s)) | ||
| 502 | |a Thèse de doctorat. Génie des procédés. Orléans. 2024 | ||
| 520 | |a Dans le cadre de la valorisation de la biomasse lignocellulosique, des résidus agricoles (pailles de colza, coques de tournesol et tiges de chanvre) et une plante invasive (Renouée du Japon) sont utilisés pour élaborer une nouvelle gamme de carbones activés (CA). Ces derniers sont produits par des procédés d'activation intégrant une étape de carbonisation hydrothermale en milieu aqueux (HTC) et en milieu acide (HTCa). Dans un premier temps, l'impact de l'HTC et de l'HTCa sur les trois principaux composants de la biomasse lignocellulosique (hémicelluloses, cellulose et lignine) a été étudié, révélant une dégradation sélective de ces trois composants en fonction du milieu réactionnel. Ainsi, l'intégration de l'HTC et de l'HTCa dans le procédé d'élaboration des CA à l'acide phosphorique, permet une activation sélective desdits composants au sein d'une matrice lignocellulosique, ce qui conduit à la production d'une nouvelle gamme de CA hors des domaines I, II et III du diagramme de variation de la largeur moyenne des micropores en fonction du volume des micropores. Les CA, ainsi produits, peuvent atteindre une surface spécifique supérieure à 2000 m2.g-1. Connaissant la composition biochimique de la biomasse, un calcul prédictif a permis de déterminer le rendement théorique et la contribution massique de cellulose des hémicelluloses et de la lignine dans les hydrochars et carbones activés élaborés. Par ailleurs, une étude a été réalisée afin d'élaborer des carbones poreux décorés in-situ au fer par une carbonisation ionothermale (ITC) en présence d'un liquide ionique ([Bmim]FeCl4). Les analyses DRX de ces matériaux permettent de confirmer la présence du fer dans ces matériaux. Enfin, les différents matériaux carbonés produits (avec et sans fer) ont été testés pour le traitement de l'eau par le procédé d'adsorption et par les procédés d'oxydation avancée (POA), notamment le couplage ozone/CA et le procédé Fenton, dans lesquels les carbones décorés au fer sont utilisés comme supports de catalyse. Les résultats montrent une efficacité supérieure pour l'adsorption et pour la minéralisation des polluants (ibuprofène et acide 2,4-dichlorophénoxyacétique) pour les CA issus du procédé avec HTCa comparé au procédé conventionnel sans HTC. | ||
| 520 | |a As part of the valorization of lignocellulosic biomass, agricultural residues (rapeseed straw, sunflower hulls and hemp stalks) and an invasive plant (Japanese knotweed) are used to produce a new range of activated carbons (ACs). These are produced by activation processes incorporating a hydrothermal carbonization step in an aqueous medium (HTC) and in an acidic medium (HTCa). Initially, the impact of HTC and HTCa on the three main components of lignocellulosic biomass (hemicelluloses, cellulose and lignin) was studied, revealing a selective degradation of these three components depending on the reaction medium. The incorporation of HTC and HTCa in the phosphoric acid AC production process enables selective activation of these components within a lignocellulosic matrix, leading to the production of a new range of ACs outside the ranges I, II and III of the diagram of variation in mean pore size as a function of micropore volume. AC produced in this way can reach a specific surface area in excess of 2000 m2.g-1. Knowing the biochemical composition of the biomass, a predictive calculation was used to determine the theoretical yield and mass contribution of cellulose, hemicelluloses and lignin in the hydrochars and activated carbons produced. In addition, a study was carried out to develop porous carbons decorated in-situ with iron by ionothermal carbonization (ITC) in the presence of an ionic liquid ([Bmim]FeCl4). XRD analysis of these materials confirms the presence of iron in them. Finally, the various carbonaceous materials produced (with and without iron) were tested for water treatment by the adsorption process and by advanced oxidation processes (AOP), notably the ozone/AC coupling and the Fenton process, in which iron-decorated carbons are used as catalyst supports. The results show superior adsorption and mineralization efficiencies for pollutants (ibuprofen and 2.4-dichlorophenoxyacetic acid) for ACs produced by the HTCa process, compared with the conventional process without HTC. | ||
| 538 | |a Configuration requise : un logiciel capable de lire un fichier au format : PDF | ||
| 650 | |a Carbonisation | ||
| 650 | |a Synthèse hydrothermale | ||
| 650 | |a Carbones poreux | ||
| 650 | |a Adsorption | ||
| 650 | |a Eau |x Épuration | ||
| 650 | |a Biomasse |x Conversion | ||
| 650 | |a Charbon actif | ||
| 650 | |a Géopolymères |x Propriétés physico-chimiques | ||
| 650 | |a Déchets agricoles (combustible) | ||
| 650 | |a Thèses et écrits académiques | ||
| 700 | 1 | |a Cagnon, Benoît, |d 1975- |4 ths | |
| 700 | 1 | |a Raymundo-Pinero, Encarnación. | |
| 700 | 1 | |a Goetz, Vincent. | |
| 700 | 1 | |a Gadiou, Roger, |d 1962- | |
| 700 | 1 | |a Schaefer, Sébastien, |d 1990- |4 opn | |
| 700 | 1 | |a Duclaux, Laurent. |4 opn | |
| 710 | 2 | |a Université d'Orléans. |4 dgg | |
| 856 | 4 | |q PDF |s 10999413 |u http://www.theses.fr/2024ORLE1062/document |z Accès au texte intégral | |
| 856 | 4 | |u https://theses.univ-orleans.fr/public/2024ORLE1062_va.pdf | |
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| 997 | |0 1280872 |1 Thèse numérique |a Ressource numérique |b INSA |b ENSA |c 0/Bibliothèque numérique/ |c 1/Bibliothèque numérique/Autre ressource numérique/ | ||