Interface analysis of supported catalyst-aqueous media in oxidation of dissolved species
Analyse de l'interface catalyseur supporté-milieu aqueux dans l'oxydation d'espèces dissoutes
Résumé
The role of the adsorption was studied in the heterogeneous catalytic oxidation of the organic molecule and hydrogen sulfide with the dispersed support metal oxide. The physical and superficial properties was measured before and after dispersion of metal oxide. We have studied the catalyst behavior with the natural water mineraI ions. The knowledge of the superficial properties of metal oxide or support and their affinities for mineraI ions has allowed for clarifying their role in the adsorption of four organic molecules. It has also allowed for knowing the adsorption mecanisms of the salicylate (humic matter model) on two supports. Then, the role of the adsorption in catalytic oxidation was estimated with ozonation experimentations. It appears that the catalytic oxidation is happening whether the molecule is adsorbed or not. The mecanisrns of catalytic oxidation are similar to the ones of homogeneous oxidation and therefore pH sensitive. The metal oxide and supports have adsorbed ozone and have participated at its initial decomposition in presence of hydroxile or peroxide ions. The kinetic of this reaction is slow and the adsorption or direct oxidation are possible. The study of catalytic oxidation of hydrogen sulfide shows three adsorption-oxidation forms. Two forms are easily reversible and represent the major adsorbed sulfur for low values of concentration. The most stable form, metallic sulfide, corresponds at a weak poisonning of the metal oxide. The catalyst support is inert in regards to hydrogen sulfur when the metal oxide is present
Le rôle de l'adsorption a été étudié dans l'oxydation catalytique hétérogène des molécules organiques et du sulfure d'hydrogène en présence d'oxyde métallique supporté. Les propriétés physiques et superficielles des supports ont été mesurées avant et après dispersion du catalyseur. Ensuite, on a étudié le comportement des catalyseurs et des supports vis-à-vis des ions minéraux rencontrés dans une eau naturelle type Méry-sur-Oise (hydrogénocarbonate de sodium et chlorure de calcium). La connaissance approfondie des propriétés superficielles des catalyseurs supportés et de leur affinité vis-à-vis des ions minéraux a permi de préciser le rôle du catalyseur et du support dans l'adsorption de quatre molécules organiques et de connaître les mécanismes de l'adsorption du salicylate (modèle des substances humiques) sur deux supports. Le rôle de l'adsorption dans l'oxydation catalytique a été par la suite estimé à l'aide d'expérimentation faite en présence d'ozone. Il apparaît que l'oxydation peut se produire lorsque la molécule est adsorbée ou non. Les mécanismes de l'oxydation catalytique restent proches de ceux connus de la phase homogène donc ils sont très sensibles au pH. Le catalyseur et les supports adsorbent l'ozone et participent à sa décomposition initiale en présence d'ions hydroxyle ou de peroxyde. La vitesse d'initiation radicalaire est certainement accélérée grâce au catalyseur mais pas suffisament pour éviter des réactions d' adsorption ou d'oxydation directe. L'étude sur l'oxydation catalytique du sulfure d'hydrogène met en évidence son adsorption-oxydation sous trois formes. Deux sont aisément réversibles et représentent la majorité du soufre adsorbé dans des conditions de concentration en sulfure faible. La forme la plus stable, un sulfure métallique, correspond à un empoisonnement limité de l'oxyde. Le support du catalyseur est inerte vis-à-vis des sulfures et des sulfates lorsque l'oxyde métallique est présent