Cours d'adsorption

Leçon 1 • Aperçu des applications industrielles

Relie les principes d'adsorption aux utilisations réelles de séparation, purification et catalyse. Motive la profondeur technique en reliant la théorie à la pratique professionnelle.

Leçon 2 • Types d'interactions d'adsorption

Différencie la physisorption et la chimisorption par le type de liaison, l'énergie et la réversibilité. Fournit le cadre de classification utilisé tout au long du cours.

Leçon 3 • Concepts thermodynamiques clés

Applique l'énergie libre de Gibbs, l'enthalpie et l'entropie à la spontanéité de l'adsorption. Relie la favorabilité thermodynamique au comportement d'adsorption observable.

Leçon 4 • Terminologie de l'adsorbant et de l'adsorbat

Établit un vocabulaire précis pour les matériaux adsorbants et les espèces adsorbées. Assure un langage cohérent pour la conception expérimentale et la communication des résultats.

Leçon 1 • Adsorbants de gel de silice et d'alumine

Couvre la chimie des groupes hydroxyle de surface de la silice et de l'alumine amorphes et leur affinité pour l'humidité. Positionne ces matériaux pour les applications d'adsorbats polaires et de déshydratants.

Leçon 2 • Méthodes de caractérisation de la surface spécifique et des pores

Enseigne l'analyse BET, la porosimétrie au mercure et la microscopie électronique pour la caractérisation des adsorbants. Relie les résultats de mesure aux prédictions de capacité d'adsorption.

Leçon 3 • Réseaux métallo-organiques et nouveaux matériaux

Présente les MOF, le biochar et les résines polymères comme adsorbants émergents à haute surface spécifique. Met en évidence les avantages en termes d'ajustabilité par rapport aux matériaux conventionnels.

Leçon 4 • Adsorbants de charbon actif

Examine la structure des pores, la chimie de surface et les voies de production du charbon actif. Établit le charbon actif comme matériau de référence de base pour les comparaisons.

Leçon 1 • Modèles d'isothermes avancés

Couvre les modèles de Temkin, Sips et Dubinin-Radushkevich pour les systèmes complexes. Guide la sélection du modèle en fonction de l'hétérogénéité du système et de la distribution énergétique.

Leçon 2 • Modèles d'isothermes de Freundlich et BET

Présente les modèles empiriques de Freundlich et BET multicouche pour les systèmes hétérogènes et à couverture élevée. Compare les plages d'applicabilité entre les paires adsorbant-adsorbat.

Leçon 3 • Modèle d'isotherme de Langmuir

Dérive l'équation de Langmuir à partir des hypothèses de surface homogène monocouche. Enseigne la linéarisation et l'extraction de paramètres à partir de données expérimentales.

Leçon 4 • Concept d'équilibre d'adsorption

Définit l'équilibre comme un équilibre dynamique entre les vitesses d'adsorption et de désorption. Établit l'isotherme comme l'outil principal pour la représentation de l'équilibre.

Leçon 1 • Mécanismes de transfert de matière

Identifie la diffusion externe dans le film, la diffusion dans les macropores et la diffusion dans les micropores comme résistances séquentielles. Établit le concept d'étape limitant la vitesse pour la conception du système.

Leçon 2 • Modèles de diffusion intraparticulaire

Utilise les modèles de Weber-Morris et Bangham pour diagnostiquer les étapes de rétention contrôlées par la diffusion. Relie les tracés multi-étapes aux mécanismes séquentiels de transfert de matière.

Leçon 3 • Coefficients de transfert de matière externe

Calcule les coefficients de transfert de matière du film à l'aide de corrélations sans dimension. Relie la vitesse du fluide, la taille des particules et la diffusivité à la résistance externe.

Leçon 4 • Modèles de pseudo-premier et pseudo-second ordre

Applique les équations cinétiques de Lagergren et Ho-McKay aux données d'adsorption en batch. Enseigne l'estimation des paramètres et l'interprétation physique des constantes de vitesse.

Leçon 1 • Fondamentaux des colonnes à lit fixe

Décrit la zone de transfert de matière, le front d'adsorption et le concept de percée dans les lits garnis. Fournit la base conceptuelle pour tous les calculs de conception de colonnes.

Leçon 2 • Modèles de Thomas et Bohart-Adams

Ajuste les équations de Thomas et Bohart-Adams aux données de percée pour la prédiction de la capacité et de la vitesse. Guide la sélection entre les modèles en fonction des hypothèses du système.

Leçon 3 • Modèles de Yoon-Nelson et BDST

Applique les modèles de Yoon-Nelson et de la hauteur de lit en fonction du temps de service pour un dimensionnement rapide de la colonne. Permet la prédiction du temps de service à différentes hauteurs de lit et débits.

Leçon 4 • Analyse de la courbe de percée

Extrait la capacité de la colonne, la longueur de la ZTM et l'utilisation du lit à partir des courbes de percée expérimentales. Relie la forme de la courbe à l'efficacité du transfert de matière.

Leçon 1 • Adsorption à température alternée (TSA)

Couvre les cycles de désorption entraînés par le chauffage, les besoins énergétiques et la stabilité thermique de l'adsorbant. Identifie l'adéquation de la TSA pour les espèces fortement adsorbées.

Leçon 2 • Principes de la régénération des adsorbants

Explique comment l'inversion des conditions d'équilibre entraîne la désorption et restaure les sites actifs. Cadre la régénération comme le cœur économique et opérationnel de l'adsorption cyclique.

Leçon 3 • Régénération chimique et par solvant

Utilise l'ajustement du pH, des solvants compétiteurs ou l'élution chimique pour déplacer les espèces chimisorbées. Aborde la récupération du solvant et la minimisation des déchets dans les systèmes en phase liquide.

Leçon 4 • Adsorption à pression alternée (PSA)

Décrit le cyclage rapide de la pression pour les séparations en phase gazeuse avec un faible apport énergétique. Analyse les configurations de cycle PSA, y compris les variantes Skarstrom et sous vide.

Leçon 1 • Modélisation mathématique des systèmes d'adsorption

Formule les bilans de matière, d'énergie et les équations de vitesse pour les systèmes à lit garni. Établit le cadre d'équations aux dérivées partielles (EDP) utilisé dans les logiciels de simulation.

Leçon 2 • Optimisation multi-objectif des procédés

Équilibre les objectifs concurrents tels que la capacité, l'énergie et le débit à l'aide d'algorithmes d'optimisation. Introduit l'analyse du front de Pareto pour la visualisation des compromis.

Leçon 3 • Outils logiciels de simulation de procédés

Présente les simulateurs commerciaux et open source pour la modélisation des procédés d'adsorption. Guide la configuration du modèle, la saisie des paramètres et l'interprétation des résultats.

Leçon 4 • Plans d'expériences pour l'adsorption

Utilise des plans factoriels et de surface de réponse pour cartographier efficacement l'espace de performance d'adsorption. Réduit la charge expérimentale tout en maximisant la couverture des paramètres.

Leçon 1 • Traitement de l'eau et des eaux usées

Examine les systèmes de charbon actif et d'échange d'ions pour l'eau potable et le polissage des effluents. Relie les objectifs réglementaires de pureté aux paramètres de conception de la colonne.

Leçon 2 • Purification dans les industries agroalimentaire et pharmaceutique

Couvre la purification chromatographique et par adsorption des sucres, acides aminés et principes actifs. Aborde les normes d'hygiène et les exigences de qualité du produit.

Leçon 3 • Séparation de l'air et purification des gaz

Analyse de la production d'oxygène/azote par PSA et des systèmes de purification d'hydrogène. Relie la sélection de l'adsorbant, la conception du cycle et les objectifs de pureté aux spécifications industrielles.

Leçon 4 • Captage du carbone et stockage des gaz

Évalue les technologies de captage du CO2 sur sorbant solide et de stockage du méthane. Relie la sélection du matériau et la conception du cycle aux objectifs d'efficacité de captage.