FR2953153A1 - HYDROPHOBIC ZEOLITHE EXCHANGED WITH A TRANSITION METAL AS ALDEHYDESE ADSORBENT - Google Patents

HYDROPHOBIC ZEOLITHE EXCHANGED WITH A TRANSITION METAL AS ALDEHYDESE ADSORBENT Download PDF

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Abstract

La présente invention concerne l'utilisation d'une zéolithe ayant un rapport Si/Al compris entre 20 et 100, échangée, partiellement ou totalement, avec un métal de transition, tel que le fer, en tant qu'adsorbant d'aldéhydes, notamment de l'acétaldéhyde, ainsi qu'un filtre à air contenant une telle zéolithe.The present invention relates to the use of a zeolite having an Si / Al ratio of between 20 and 100, exchanged, partially or totally, with a transition metal, such as iron, as an aldehyde adsorbent, in particular acetaldehyde, and an air filter containing such a zeolite.

Description

La présente invention concerne l'utilisation d'une zéolithe hydrophobe échangée avec un métal de transition pour adsorber les aldéhydes tels que l' acétaldéhyde, notamment dans un filtre à air. The present invention relates to the use of a hydrophobic zeolite exchanged with a transition metal for adsorbing aldehydes such as acetaldehyde, especially in an air filter.

Les zéolithes sont des silicoaluminates tétraédriques, de la famille des tectosilicates cristallisés, microporeux à grande surface spécifique, avec des tailles de pores variant selon la structure de la zéolithe de 3 à 13 À. Il existe des zéolithes à l'état naturel connues depuis longtemps, les principales étant la clinoptilolite, le chabazite et la mordénite, et des zéolithes de synthèse connues depuis les années 50 avec de nombreuses applications industrielles mettant en oeuvre leur propriétés en adsorption, échange d'ions ou catalyse. Les zéolithes de synthèse, contrairement aux zéolithes naturelles, sont des produits purs. On connaît à ce jour plus de 200 structures différentes, les principales étant A, faujasite (X et Y), mordénite, ferriérite, pentasil et beta. Ces zéolithes sont obtenues par synthèse hydrothermale. La structure des zéolithes se décrit comme un enchaînement de tétraèdres SiO4 et A104- (porteur d'une charge négative), avec mise en commun des oxygènes dans les trois directions de l'espace. Ce sont ces enchaînements qui génèrent des canaux et cavités spécifiques à chaque structure. La formule générale d'une zéolithe s'écrit ainsi : M A102 xSiO2 . wH2O où x représente le rapport atomique Si/Al, w représente la quantité d'eau présente et M représente le cation de compensation qui est le plus souvent Na+ (forme sodique) et/ou éventuellement K+, 1 M+ compensant la charge négative liée à l'aluminium (lNa+/lAl) de par la structure tétraédrique (A104-) et la mise en commun d'oxygène. Zeolites are tetrahedral silicoaluminates of the family of crystallized microporous tectosilicates with high specific surface area, with pore sizes varying according to the structure of the zeolite from 3 to 13 Å. There are zeolites in the natural state that have been known for a long time, the main ones being clinoptilolite, chabazite and mordenite, and synthetic zeolites known since the 1950s with numerous industrial applications using their adsorption properties, exchange of ions or catalysis. Synthetic zeolites, unlike natural zeolites, are pure products. To date, more than 200 different structures are known, the main ones being A, faujasite (X and Y), mordenite, ferrierite, pentasil and beta. These zeolites are obtained by hydrothermal synthesis. The structure of zeolites is described as a sequence of SiO4 and A104- (carrying a negative charge) tetrahedra, with pooling of oxygen in the three directions of space. These are the sequences that generate channels and cavities specific to each structure. The general formula of a zeolite is written as follows: M A102 xSiO2. wH2O where x represents the atomic ratio Si / Al, w represents the amount of water present and M represents the compensation cation which is most often Na + (sodium form) and / or optionally K +, 1 M + compensating the negative charge related to aluminum (lNa + / lAl) through the tetrahedral structure (A104-) and pooling of oxygen.

Ces zéolithes sont également disponibles commercialement sous forme acide, c'est-à-dire sous une forme où les cations de compensation ont été échangés avec des ions H+. A l'état normal, il y a de l'eau (condensation capillaire) dans les pores d'une 5 zéolithe (wH2O). On peut cependant enlever cette eau par élévation de la température. Les zéolithes synthétiques, c'est-à-dire pures à plus de 99 %, sont des silicates microporeux cristallisés dont les tailles des canaux et cavités varient selon la structure entre 3 et 13 À. Ils se présentent sous forme de poudre pulvérulente, la taille 10 des cristaux étant en moyenne de quelques microns, avantageusement comprise entre 1 et 2 microns. Enfin, pour une structure définie, on peut, par des technologies connues, à savoir la désalumination (traitement sous vapeur d'eau à haute température suivi d'un traitement acide), ou remplacement d'Al par Si (par exemple par traitement 15 avec SiC14), augmenter le rapport Si/Al tout en conservant la même structure. Avec un faible rapport Si/Al (valeur minium 1 pour la zéolithe A, 1,3 pour X et 2,6 pour Y), il y a beaucoup de cations de compensation (1 M+/l Al). De telles zéolithes sont donc hydrophiles avec une grande affinité pour les molécules polaires telles que l'eau. Lorsque le rapport Si/Al est au contraire élevé, par exemple Si/Al = 20 100 pour une zéolithe Y, il y a très peu de cations de compensation et donc très peu d'affinités pour les molécules polaires. De telles zéolithes hydrophobes, ayant généralement un rapport Si/Al compris entre 5 et 100, sont connues pour leur utilisation dans l'adsorption à température ambiante de COV (Composés Organiques Volatils), le plus souvent en vue de leur 25 concentration après régénération à l'air, à des températures de l'air de l'ordre de 200°C. Les effluents à traiter ont une humidité relativement variable (50 à 100 %) et la teneur en vapeur d'eau est comprise entre 1 et 2 % du volume, alors que celle en COV est le plus souvent de l'ordre de quelques ppm à quelques dizaines de ppm. 30 Ces zéolithes ont des capacités d'adsorption et des efficacités qui sont fonction du type de zéolithe et de son rapport Si/Al pour un COV donné. These zeolites are also commercially available in acid form, that is to say in a form where the compensation cations have been exchanged with H + ions. In the normal state, there is water (capillary condensation) in the pores of a zeolite (wH2O). However, this water can be removed by raising the temperature. Synthetic zeolites, that is to say more than 99% pure, are crystallized microporous silicates whose channel and cavity sizes vary according to the structure between 3 and 13 Å. They are in the form of powdery powder, the size of the crystals being on average a few microns, advantageously between 1 and 2 microns. Finally, for a defined structure, it is possible, by known technologies, namely dealumination (treatment under steam at high temperature followed by acid treatment), or replacement of Al by Si (for example by treatment with with SiC14), increase the Si / Al ratio while maintaining the same structure. With a low Si / Al ratio (minimum value 1 for zeolite A, 1.3 for X and 2.6 for Y), there are many compensating cations (1 M + / l Al). Such zeolites are therefore hydrophilic with a high affinity for polar molecules such as water. When the Si / Al ratio is, on the contrary, high, for example Si / Al = 100 for a Y zeolite, there are very few compensation cations and therefore very little affinity for the polar molecules. Such hydrophobic zeolites, generally having a Si / Al ratio of between 5 and 100, are known for their use in the adsorption at ambient temperature of VOCs (Volatile Organic Compounds), most often for their concentration after regeneration. air, at air temperatures of the order of 200 ° C. The effluents to be treated have a relatively variable humidity (50 to 100%) and the water vapor content is between 1 and 2% of the volume, whereas that in VOC is most often of the order of a few ppm to a few tens of ppm. These zeolites have adsorption capacities and efficiencies which depend on the type of zeolite and on its Si / Al ratio for a given VOC.

C'est ainsi qu'une zéolithe Y de rapport Si/Al de 100 a une grande efficacité pour l'adsorption de composés aromatiques tels que le toluène, avec une capacité d'adsorption de l'ordre de 25 % en poids. On note cependant que les zéolithes hydrophobes, indispensables pour 5 l'adsorption des COV en présence d'eau, ont une efficacité très faible pour les aldéhydes et en particulier l'acétaldéhyde. Or, la toxicité de ces aldéhydes est à ce jour reconnue en tant que cancérigène. Il apparaît donc essentiel de développer des filtres qui soient efficaces pour le piégeage de ces composés par adsorption. 10 Les inventeurs ont ainsi découverts que des zéolithes hydrophobes échangées, partiellement ou totalement, avec un métal de transition étaient capables d'adsorber les aldéhydes, et en particulier l'acétaldéhyde. De tels zéolithes sont obtenues par échange, partiel ou total, du cation de compensation avec un cation métallique, par exemple Fe2+ (2Na+ ù> 1 Fe2+). 15 Le cation de compensation, le plus souvent Na+, peut en effet être remplacé partiellement, voire totalement, par le mécanisme d'échange d'ions par d'autres cations, avec différents degrés de valence (m), par exemple Fe2+ (m = 2), le degré de valence représentant le nombre de charges positives portées par le cation d'échange. Thus, a Y zeolite of Si / Al ratio of 100 has a high efficiency for the adsorption of aromatic compounds such as toluene, with an adsorption capacity of the order of 25% by weight. It should be noted, however, that hydrophobic zeolites, indispensable for the adsorption of VOCs in the presence of water, have a very low efficiency for aldehydes and in particular acetaldehyde. However, the toxicity of these aldehydes is currently recognized as a carcinogen. It therefore appears essential to develop filters that are effective for the trapping of these compounds by adsorption. The inventors have thus discovered that hydrophobic zeolites exchanged, partially or totally, with a transition metal were capable of adsorbing aldehydes, and in particular acetaldehyde. Such zeolites are obtained by partial or total exchange of the compensation cation with a metal cation, for example Fe2 + (2Na + ù> 1 Fe2 +). The compensation cation, most often Na +, can indeed be partially or totally replaced by the ion exchange mechanism with other cations, with different degrees of valence (m), for example Fe2 + (m = 2), the degree of valence representing the number of positive charges carried by the exchange cation.

20 Après échange, la formule de la zéolithe échangée s'écrit alors : 1 yCm+ (lùY) Mn+AlO2 xSiO2 m n où x est toujours supérieur à 1 et représente le rapport atomique Si/Al, Mn+ représente le cation de compensation, Cm+ représente l'ion échangé avec Mn+ (ex : Fe2+ avec m = 2), m représentant le degré de valence de Cm+, n représente le degré de 25 valence du cation de compensation Mn+ et y représente le taux d'échange. After exchange, the formula of the exchanged zeolite is then written as follows: ## EQU1 ## where x is always greater than 1 and represents the Si / Al atomic ratio, Mn + represents the compensation cation, Cm + represents the ion exchanged with Mn + (ex: Fe2 + with m = 2), m representing the valence degree of Cm +, n represents the degree of valence of the compensation cation Mn + and y represents the exchange rate.

La présente invention a donc pour objet l'utilisation d'une zéolithe hydrophobe échangée, partiellement ou totalement, avec un métal de transition tel que le fer, le cobalt ou le manganèse, et de préférence le fer, en tant qu'adsorbant 30 d'aldéhydes. The subject of the present invention is therefore the use of a hydrophobic zeolite exchanged, partially or totally, with a transition metal such as iron, cobalt or manganese, and preferably iron, as an adsorbent. aldehydes.

Par « aldéhyde », on entend, dans le cadre de la présente invention, une molécule chimique volatile possédant une fonction aldéhyde CHO. Il pourra s'agir en particulier de l'acétaldéhyde et du formaldéhyde, et plus particulièrement de 1' acétaldéhyde. Une zéolithe selon l'invention pourra adsorber notamment au moins 2% en poids d' acétaldéhyde. By "aldehyde" is meant, in the context of the present invention, a volatile chemical molecule having a CHO aldehyde function. It may be in particular acetaldehyde and formaldehyde, and more particularly acetaldehyde. A zeolite according to the invention may especially adsorb at least 2% by weight of acetaldehyde.

Par « zéolithe hydrophobe », on entend, au sens de la présente invention, une 10 zéolithe ayant un rapport Si/Al compris plus particulièrement entre 20 et 100. For the purposes of the present invention, the term "hydrophobic zeolite" means a zeolite having an Si / Al ratio more particularly comprised between 20 and 100.

Avantageusement, les zéolithes selon l'invention auront un rapport Si/Al compris entre 30 et 50, et notamment d'environ 40. Advantageously, the zeolites according to the invention will have an Si / Al ratio of between 30 and 50, and in particular of approximately 40.

15 Avantageusement, le taux d'échange par le métal de transition sera compris entre 0,001 et 1, avantageusement entre 0,01 et 0,8, encore avantageusement entre 0,1 et 0,8, encore plus avantageusement entre 0,1 et 0,7, et de préférence entre 0,1 et 0,5. Advantageously, the degree of exchange with the transition metal will be between 0.001 and 1, advantageously between 0.01 and 0.8, more advantageously between 0.1 and 0.8, and even more advantageously between 0.1 and 0. , 7, and preferably between 0.1 and 0.5.

20 La zéolithe utilisée pour effectuer l'échange, partiel ou total, avec un métal de transition pourra être sous une forme sodique (c'est-à-dire que le cation de compensation compensant la charge négative de A104- est Na+) ou sous une forme acide (lorsque le cation de compensation est H), ces deux formes étant disponibles commercialement. En particulier, la zéolithe pourra être sous une forme acide. 25 Dans ces conditions, la zéolithe échangée avec un métal de transition selon l'invention pourra répondre à la formule suivante : 1 yCm+ 1ûY) M+AlOxSiO 2 2 m n où : - Cm+ représente un cation métallique d'un métal de transition, avantageusement choisi parmi Fe2+, Fei+, Col+, Coi+, Mn2+ et Mn3+, encore plus avantageusement choisi parmi Fe2+ et Fei+, et de préférence étant Fe2+, - m représente la valence du cation métallique Cm+ (c'est-à-dire le nombre de charges positives que porte ce cation métallique) et pourra représenter plus particulièrement 1, 2 ou 3, et de préférence 2 ou 3, - Mn+ (cation de compensation) représente un ion alcalin ou alcalino-terreux, tel que Na+, K+, Li+ ou Cal+, et avantageusement Na+, un ion H+ ou un mélange de ceux- ci (c'est-à-dire que les groupes A104- sont compensés par différents cations de compensation), - n représente la valence du cation de compensation Mn+ et pourra plus particulièrement être compris entre 1 et 2, - y représente le taux d'échange du cation de compensation Mn+ par le cation Cm+ et est avantageusement compris entre 0,001 et 1, avantageusement entre 0,01 et 0,8, encore avantageusement entre 0,1 et 0,75, encore plus avantageusement entre 0,1 et 0,7, et de préférence entre 0,1 et 0,5, et - x représente le rapport Si/Al et est avantageusement compris entre 20 et 100, plus avantageusement compris entre 30 et 50, et de préférence d'environ 40. The zeolite used to carry out the partial or total exchange with a transition metal may be in sodium form (i.e., the compensation cation that compensates for the negative charge of A104- is Na +) or an acid form (when the compensation cation is H), both forms being commercially available. In particular, the zeolite may be in acid form. Under these conditions, the zeolite exchanged with a transition metal according to the invention may correspond to the following formula: ## EQU1 ## where: - Cm + represents a metal cation of a transition metal, advantageously chosen from Fe2 +, Fei +, Col +, Cl0 +, Mn2 + and Mn3 +, even more advantageously chosen from Fe2 + and Fei +, and preferably being Fe2 +, - m represents the valence of the metal cation Cm + (that is to say the number of charges positive that carries this metal cation) and may more particularly represent 1, 2 or 3, and preferably 2 or 3, - Mn + (compensation cation) represents an alkaline or alkaline earth ion, such as Na +, K +, Li + or Cal + and advantageously Na +, an H + ion or a mixture thereof (i.e., the groups A104- are compensated by different compensation cations), n represents the valence of the compensation cation Mn + and may be more especially be between 1 and 2, - there shows the exchange rate of the compensation cation Mn + by the Cm + cation and is advantageously between 0.001 and 1, advantageously between 0.01 and 0.8, more advantageously between 0.1 and 0.75, more advantageously between 0 and , 1 and 0.7, and preferably between 0.1 and 0.5, and - x represents the Si / Al ratio and is advantageously between 20 and 100, more preferably between 30 and 50, and preferably from about 40.

Les zéolithes selon l'invention seront notamment pures à plus de 99 % (zéolithes synthétqiues), avec notamment une taille des canaux et cavités variant selon la structure entre 3 et 13 À. Elles se présentent sous forme de poudre pulvérulente, la taille des cristaux étant en moyenne de quelques microns, avantageusement comprise entre 1 et 3 microns, notamment entre 1 et 2 microns. The zeolites according to the invention will be in particular more than 99% pure (synthetic zeolites), in particular with a size of the channels and cavities varying according to the structure between 3 and 13 Å. They are in the form of powdery powder, the size of the crystals being on average a few microns, advantageously between 1 and 3 microns, especially between 1 and 2 microns.

De préférence, la zéolithe est échangée au fer, et de préférence au fer (II) (Fe2+). La zéolithe utilisée pourra être choisie parmi la zéolithe béta, le pentasil, la mordénite et la ferriérite, plus particulièrement parmi la zéolithe béta et le pentasil, et de préférence sera du pentasil tel que ZSM-5. Elle pourra être plus particulièrement sous une forme acide. Preferably, the zeolite is exchanged with iron, and preferably iron (II) (Fe2 +). The zeolite used may be chosen from zeolite beta, pentasil, mordenite and ferrierite, more particularly from zeolite beta and pentasil, and preferably will be pentasil such as ZSM-5. It may be more particularly in an acid form.

La zéolithe pourra être alors utilisée en mélange avec un liant, choisi notamment parmi un sol de silice et une alumine notamment de type pseudobohémite et avantageusement peptisée par de l'acide nitrique. La teneur en liant, exprimée en SiO2 ou en Al203, sera notamment comprise entre 10 et 50%, de préférence entre 15 et 20%. La taille moyenne de particule de cette zéolithe en mélange avec un liant pourra être comprise notamment entre 0,5 et 1 mm. The zeolite may then be used in admixture with a binder, chosen in particular from a sol of silica and an alumina, in particular of the pseudobohemite type and advantageously peptized with nitric acid. The binder content, expressed as SiO 2 or Al 2 O 3, will especially be between 10 and 50%, preferably between 15 and 20%. The average particle size of this zeolite mixed with a binder may be in particular between 0.5 and 1 mm.

Une telle zéolithe pourra par ailleurs être utilisée en association (par ex. en mélange intime) avec au moins un autre adsorbant qui pourra être un autre adsorbant d'aldéhydes et/ou un adsorbant d'autres molécules qu'il peut être souhaitable également d'éliminer d'un effluent gazeux comme des aromatiques (par ex. le toluène), des hydrocarbures (par ex. le butane), NO2 ou encore H2S, voire des particules solides en suspension dans l'effluent gazeux. Such a zeolite may moreover be used in combination (for example in intimate mixture) with at least one other adsorbent which may be another adsorbent of aldehydes and / or an adsorbent of other molecules which may also be desirable. remove from a gaseous effluent such as aromatics (eg toluene), hydrocarbons (eg butane), NO2 or H2S, or even solid particles suspended in the gaseous effluent.

Par ailleurs, en vue de son utilisation pour adsorber les aldéhydes, et notamment l'acétaldéhyde, contenus dans un effluent gazeux, la zéolithe pourra être déposée sur tout support adapté. Moreover, in view of its use for adsorbing aldehydes, and especially acetaldehyde, contained in a gaseous effluent, the zeolite may be deposited on any suitable support.

Une telle zéolithe pourra notamment être utilisée dans un filtre à air. Ainsi, les zéolithes selon l'invention pourront être utilisées pour purifier tout effluent gazeux contenant un aldéhyde tel que de l'acétaldéhyde, et notamment l'air d'un habitacle d'automobile ou d'un intérieur de bâtiment comme une maison, un immeuble, un entrepôt, une usine, etc. Such a zeolite may especially be used in an air filter. Thus, the zeolites according to the invention may be used to purify any gaseous effluent containing an aldehyde such as acetaldehyde, and especially the air of a passenger compartment or a building interior such as a house, building, warehouse, factory, etc.

Les zéolithes selon l'invention pourront également être utilisées sous forme de granules tels que des extrudés, ou sous forme de nid d'abeille pour réduire les pertes de charge, dans un effluent canalisé, par exemple, dans le système de climatisation, ventilation ou chauffage d'un bâtiment comme une maison, un immeuble, un entrepôt, une usine, etc.30 La préparation d'une zéolithe échangée selon la présente invention est bien connue de l'homme du métier. The zeolites according to the invention may also be used in the form of granules such as extrudates, or in the form of a honeycomb for reducing pressure losses, in a ducted effluent, for example, in the air-conditioning, ventilation or heating a building such as a house, a building, a warehouse, a factory, etc. The preparation of an exchanged zeolite according to the present invention is well known to those skilled in the art.

D'une manière générale, pour réaliser cet échange avec un métal de transition, la zéolithe (disponible commercialement) est mise en suspension, sous agitation, dans une solution aqueuse d'un sel métallique dont on souhaite introduire le cation Cm+ (Fe2+ par exemple, sous forme de sulfate (m=2)). In general, to carry out this exchange with a transition metal, the zeolite (commercially available) is suspended, with stirring, in an aqueous solution of a metal salt which it is desired to introduce the Cm + cation (Fe2 + for example). as sulphate (m = 2)).

Les paramètres qui vont influencer l'échange, et donc la teneur finale en cation Cm+ après échange, seront notamment la température, la concentration en sel métallique dans la solution, le rapport volume de solution / poids de zéolithe (V/P), et le temps de réaction. The parameters that will influence the exchange, and therefore the final content of cation Cm + after exchange, will include the temperature, the concentration of metal salt in the solution, the volume ratio of solution / weight of zeolite (V / P), and the reaction time.

La présente invention a également pour objet un filtre à air comprenant une 15 zéolithe hydrophobe échangée, partiellement ou totalement, avec un métal de transition tel que le fer, le cobalt ou le manganèse, telle que décrite ci-dessus. The present invention also relates to an air filter comprising a hydrophobic zeolite exchanged, partially or totally, with a transition metal such as iron, cobalt or manganese, as described above.

Cette zéolithe pourra notamment être en mélange avec un liant comme décrit précédemment, pour former des particules ayant par exemple un diamètre moyen de 20 particule compris entre 0,5 et 1 mm. This zeolite may especially be mixed with a binder as described above, to form particles having for example a mean particle diameter of between 0.5 and 1 mm.

Une telle zéolithe pourra par ailleurs être utilisée en association (par ex. en mélange intime) avec au moins un autre adsorbant qui pourra être un autre adsorbant d'aldéhydes et/ou un adsorbant d'autres molécules qu'il peut être souhaitable 25 également d'éliminer d'un effluent gazeux comme des aromatiques (par ex. le toluène), des hydrocarbures (par ex. le butane), NO2 ou encore H2S, voire des particules solides en suspension dans l'effluent gazeux. 30 Ce filtre pourra être utilisé notamment dans un habitacle d'automobile (dans le système de ventilation, de climatisation ou de chauffage) ou à l'intérieur d'un bâtiment comme une maison, un immeuble, un entrepôt, une usine, etc. (par exemple dans le système de ventilation, de climatisation, de chauffage, etc.). Such a zeolite may moreover be used in combination (for example in intimate mixture) with at least one other adsorbent which may be another adsorbent of aldehydes and / or an adsorbent of other molecules which may also be desirable. to remove from a gaseous effluent such as aromatics (eg toluene), hydrocarbons (eg butane), NO2 or H2S, or even solid particles suspended in the gaseous effluent. 30 This filter can be used in particular in a passenger compartment (in the ventilation system, air conditioning or heating) or inside a building such as a house, a building, a warehouse, a factory, etc. (eg in ventilation, air conditioning, heating, etc.).

Ce filtre pourra comprendre un morceau de feutre (dans des dimensions adaptées à l'emplacement dans lequel il se positionnera, par exemple dans un système de ventilation, de chauffage ou encore de climatisation) sur lequel aura été déposé la zéolithe échangée telle que décrite précédemment par des techniques bien connues de l'homme du métier. Ce morceau de feutre pourra alors être plié selon une technique bien connue de l'homme du métier afin de minimiser les pertes de charge lors de son utilisation. This filter may comprise a piece of felt (in dimensions adapted to the location in which it will be positioned, for example in a ventilation system, heating or air conditioning) on which will have deposited the zeolite exchanged as described above by techniques well known to those skilled in the art. This piece of felt can then be folded according to a technique well known to those skilled in the art in order to minimize the pressure drops during its use.

L'objet de la présente invention sera mieux compris à la lumière des 15 exemples non limitatifs et des figures qui suivent. The object of the present invention will be better understood in the light of the non-limiting examples and the figures which follow.

FIGURES FIGURES

Les figures la à 1 d et 2 représentent, en fonction du temps, la concentration 20 en aldéhyde en sortie de lit d'adsorbant exprimée en carbone total et mesurée par FID, aussi appelée courbe de fuite (courbe en trait plein), ainsi que la capacité d'adsorption (% en poids) (courbe en pointillé), pour une zéolithe pentasil échangée au fer avec un rapport Si/Al de 40 (figure la), de 18 (figure lb) ou de 150 (figure 1c), une zéolithe béta échangée au fer avec un rapport Si/Al de 40 (figure 1d), ou une 25 zéolithe pentasil non échangée avec un rapport Si/Al de 40 (figure 2). 30 EXEMPLES FIGS. 1a to 1d and 2 show, as a function of time, the aldehyde concentration at the outlet of the adsorbent bed expressed in total carbon and measured by FID, also called the leakage curve (solid line curve), as well as the adsorption capacity (% by weight) (dashed curve), for an iron-exchanged pentasil zeolite with an Si / Al ratio of 40 (FIG. 1a), 18 (FIG. 1b) or 150 (FIG. 1c), an iron-exchanged zeolite with an Si / Al ratio of 40 (Fig. 1d), or a non-exchanged pentasil zeolite with an Si / Al ratio of 40 (Fig. 2). 30 EXAMPLES

1. Préparation d'une zéolithe selon l'invention Pour cet exemple, on utilise une zéolithe de type pentasil (ZSM-5) forme acide de rapport Si/Al (atomique) de 40 provenant de chez ZEOLYST (Etats-Unis). Elle se présente sous forme de poudre fine blanche dont la taille des grains est de l'ordre de 1 à 3 microns. 1. Preparation of a Zeolite According to the Invention For this example, a zeolite of pentasil type (ZSM-5) acid form of Si / Al (atomic) ratio of 40 originating from ZEOLYST (United States) is used. It is in the form of a fine white powder whose grain size is of the order of 1 to 3 microns.

Cette zéolithe est mise en forme avec un liant alumine par extrusion. L'alumine est d'abord peptisée par de l'acide nitrique pour former un gel. This zeolite is shaped with an alumina binder by extrusion. Alumina is first peptized with nitric acid to form a gel.

Ces opérations sont menées avec un dispositif d'extrusion en ligne comprenant deux malaxeur-extrudeurs (le premier pour la formation du gel d'alumine qui se mélange ensuite avec la zéolithe dans le second malaxeur). L'unité comprend 4 doseurs : 2 pour les poudres (zéolithe et alumine) et 2 pour les liquides (acide nitrique et eau) pour ajuster la rhéologie de la poudre avant passage dans une filière). These operations are carried out with an in-line extrusion device comprising two kneader-extruders (the first for the formation of the alumina gel which then mixes with the zeolite in the second kneader). The unit comprises 4 feeders: 2 for powders (zeolite and alumina) and 2 for liquids (nitric acid and water) to adjust the rheology of the powder before passing through a die).

Dans le cas présent, la filière est composée de trous de 1,8 mm de diamètre. Les extrudés sortant de la filière sont séchés à 120°C quelques heures puis subissent un traitement thermique à 450°C pour leur conférer une bonne résistance mécanique. Leur longueur se situe entre 4 et 12 mm. In this case, the die is composed of holes 1.8 mm in diameter. The extrudates leaving the die are dried at 120 ° C. for a few hours and then undergo a heat treatment at 450 ° C. to give them good mechanical strength. Their length is between 4 and 12 mm.

On réalise ensuite un échange au fer de ces extrudés par trempage (avec solution surnageante) dans une solution de sulfate de fer (II) (FeSO4.7H20) dont la pureté du sel cristallin est supérieure à 99,5 %. L'eau déminéralisée utilisée a une conductivité inférieure à 15 µs. 930 Les conditions opératoires sont les suivantes : FeSO4.7H20 : 0,5 molaire soit 138 g/L de FeSO4 7H20 V/P : 3 (volume de solution en litre / poids d'extrudés sec au kg) Température : 60 °C Temps d'échange : 4 heures. These extrusions are then iron exchanged by dipping (with supernatant solution) in a solution of iron (II) sulphate (FeSO4.7H2O), the purity of the crystalline salt of which is greater than 99.5%. The demineralised water used has a conductivity of less than 15 μs. The operating conditions are as follows: FeSO4.7H2O: 0.5 molar, ie 138 g / L of FeSO4 7H2O V / P: 3 (volume of solution in liters / weight of dry extrudates per kg) Temperature: 60 ° C Time exchange: 4 hours.

On récupère les extrudés en les séparant de la solution de sulfate de fer et on procède à un lavage par trois trempages successifs par de l'eau déminéralisée afin d'éliminer le fer non échangé et le sel présent. Ces extrudés pentasil/Fe sont séchés à l'étuve à 120°C puis traités thermiquement sous air à 400°C. The extrudates are recovered by separating them from the iron sulphate solution and washing is carried out by three successive soaks with deionized water in order to remove the unchanged iron and the salt present. These pentasil / Fe extrudates are dried in an oven at 120 ° C and then heat treated in air at 400 ° C.

On procède ensuite à un concassage - tamisage des extrudés pour les 15 expérimentations décrites ci-après, dont la taille moyenne des particules est comprise entre 0,5 et 1 mm. Cependant, afin d'obtenir des particules ayant une taille moyenne de 0,5 à 1 mm, il est également possible de remplacer la filière utilisée précédemment par une filière ayant des trous plus petits, notamment entre 1 mm et 0,5mm. De tels extrudés ont d'ailleurs été réalisés dans les conditions de l'exemple 1 20 en remplaçant la filière composée de trous de 1,8 mm de diamètre par une filière comprenant des trous de 1 mm de diamètre ou de 0,5 mm de diamètre. The extrudates are then crushed - screened for the experiments described below, the average particle size of which is between 0.5 and 1 mm. However, in order to obtain particles having an average size of 0.5 to 1 mm, it is also possible to replace the die previously used by a die having smaller holes, in particular between 1 mm and 0.5 mm. Such extrudates have, moreover, been produced under the conditions of Example 1 by replacing the die composed of holes 1.8 mm in diameter with a die comprising holes 1 mm in diameter or 0.5 mm in diameter. diameter.

Dans ces conditions, la teneur en fer de la zéolithe est de 0,58%, ce qui correspond à un taux d'échange de 50%, la zéolithe répond alors à la formule 0,25Fe 25 0,5H A102 40SiO2. Under these conditions, the iron content of the zeolite is 0.58%, which corresponds to an exchange rate of 50%, the zeolite then meets the formula 0.25Fe 0.5H A102 40SiO2.

Les autres zéolithes utilisées dans les exemples qui suivent ont été préparées selon le même protocole en utilisant d'autres types de zéolithes au départ. Il est à noter cependant que l'échange au fer aurait pu être réalisé sur la zéolithe elle-même 30 avant sa mise en forme avec le liant.10 . Test d'adsorption d'acétaldéhyde The other zeolites used in the following examples were prepared according to the same protocol using other types of zeolites initially. It should be noted, however, that the iron exchange could have been carried out on the zeolite itself before being shaped with the binder. Acetaldehyde adsorption test

Test comparatif 1 : Les tests d'adsorption sont menés dans un réacteur à lit fixe traversé de 5 diamètre 19 mm entouré de coquilles chauffantes. Comparative Test 1: The adsorption tests are conducted in a 19 mm diameter fixed bed reactor surrounded by heating shells.

Le mélange gazeux traversant le lit de zéolithe selon l'invention est constitué d'air, d'acétaldéhyde et de vapeur d'eau à concentrations contrôlées. L'acétaldéhyde est alimenté à partir d'une bouteille étalon à 1 % d'acétaldéhyde dans N2 (p = 26 10 bars), et la teneur en vapeur d'eau est réglée par un saturateur à température régulée (barbotage à l'air). Les débits d'air et de N2/acétaldéhyde sont contrôlés par des débitmètres massiques. The gaseous mixture passing through the zeolite bed according to the invention consists of air, acetaldehyde and water vapor at controlled concentrations. The acetaldehyde is fed from a standard 1% acetaldehyde bottle in N 2 (p = 26 bars), and the water vapor content is regulated by a controlled temperature saturator (air bubbling). ). The flow rates of air and N2 / acetaldehyde are controlled by mass flow meters.

La zéolithe selon l'invention utilisée se présente sous forme de granules de 15 0,5 -1 mm. La hauteur du lit est de 2,54 cm, soit un volume de 7,2 cm3. The zeolite according to the invention used is in the form of granules of 0.5 - 1 mm. The height of the bed is 2.54 cm, a volume of 7.2 cm3.

Avant de débuter la phase d'adsorption, la zéolithe de l'invention est traitée sous air sec à 200°C pendant deux heures minimum, avec un débit de 100 Nl/h, puis retour à température ambiante avant introduction de l'eau et de l'acétaldéhyde. Before starting the adsorption phase, the zeolite of the invention is treated in dry air at 200 ° C. for a minimum of two hours, with a flow rate of 100 Nl / h, and then returned to ambient temperature before introduction of the water and acetaldehyde.

Durant la phase d'adsorption, on suit en sortie de réacteur la concentration en acétaldéhyde par FID (ionisation de flamme), cet analyseur ayant au préalable été étalonné à partir de mélanges air-acétaldéhyde à différentes concentrations en acétaldéhyde. During the adsorption phase, the concentration of acetaldehyde by FID (flame ionization) is monitored at the reactor outlet, this analyzer having previously been calibrated from air-acetaldehyde mixtures at different concentrations of acetaldehyde.

Les expériences sont menées jusqu'à ce que la concentration en aldéhyde à la sortie soit égale à l'entrée. The experiments are conducted until the concentration of aldehyde at the outlet is equal to the input.

Les paramètres opératoires sont les suivants : 30 température : ambiante, soit 20 °C, concentration en acétaldéhyde : 30 ppm, 11 20 25 - teneur en vapeur d'eau : entre 1 et 2 % vol, - vitesse volumétrique horaire : 20 000 h-1. The operating parameters are as follows: ambient temperature, ie 20 ° C., acetaldehyde concentration: 30 ppm, water vapor content: between 1 and 2% by volume, volumetric hourly speed: 20,000 hours -1.

A partir des courbes de fuite, pour des conditions opératoires données, on en 5 déduit par intégration la quantité d'acétaldéhyde retenue par la zéolithe, et donc sa capacité d'adsorption. From the leakage curves, for given operating conditions, the amount of acetaldehyde retained by the zeolite, and therefore its adsorption capacity, is deduced by integration.

On peut également y relever le temps avant rupture, c'est-à-dire celui pendant lequel la fuite en acétaldéhyde est nulle, ainsi que la quantité d' acétaldéhyde cumulée 10 retenue à chaque instant. It is also possible to note the time before rupture, that is to say the time during which the acetaldehyde leakage is zero, as well as the amount of accumulated acetaldehyde retained at each instant.

Les résultats obtenus avec 4 zéolithes différentes (pentasil échangée au fer avec un rapport Si/Al de 40, de 18, ou de 150, ou béta échangée au fer avec un rapport Si/Al de 40) sont présentées sur les figures la à 1 d et sur le tableau suivant : Structure Si/Al % Fe Capacité d'adsorption Poids (%) Pentasil Fer 40 0,58 2,7 (131)* Pentasil Fer 18 1,6 0,47 (22)* Pentasil Fer 150 0,3 0,8 (32)* Beta Fer 40 0,76 2,3 (104)* * ( ) : masse acétaldéhyde adsorbée en mg. The results obtained with 4 different zeolites (iron-exchanged pentasil with a Si / Al ratio of 40, of 18, or of 150, or beta exchanged with iron with a Si / Al ratio of 40) are presented in FIGS. d and in the following table: Structure Si / Al% Fe Adsorption Capacity Weight (%) Pentasil Iron 40 0.58 2.7 (131) * Pentasil Iron 18 1.6 0.47 (22) * Pentasil Iron 150 0.3 0.8 (32) * Beta Iron 40 0.76 2.3 (104) * * (): Acetaldehyde mass adsorbed in mg.

On notera qu'avec la zéolithe Pentasil au fer avec un rapport Si/Al de 150 ou de 18, l'expérience est arrêtée après environ 5 heures car la concentration en 20 acétaldéhyde en sortie est très voisine de l'entrée montrant ainsi que la saturation est atteinte (voir figures lb et 1c), alors qu'avec les deux autres produits la saturation n'est pas atteinte après plus de 20 heures de fonctionnement (voir figures la et 1 d). 15 En outre, il apparaît clairement dans le tableau ci-dessus que la capacité d'adsorption d'acétaldéhyde des zéolithes ayant un rapport Si/Al de 40 est bien supérieur à celui des zéolithes ayant un rapport Si/Al de 18 ou de 150. It will be noted that with iron pentasil zeolite with a Si / Al ratio of 150 or 18, the experiment is stopped after about 5 hours because the concentration of acetaldehyde at the outlet is very close to the entry showing that the saturation is reached (see FIGS. 1b and 1c), whereas with the other two products the saturation is not reached after more than 20 hours of operation (see FIGS. 1a and 1d). In addition, it is clear from the above table that the acetaldehyde adsorption capacity of zeolites having an Si / Al ratio of 40 is much higher than that of zeolites having an Si / Al ratio of 18 or 150. .

Ces résultats montrent donc clairement que le rapport Si/Al de la zéolithe est très important pour avoir une bonne adsorption de l'acétaldéhyde, celui-ci ne devant être ni trop faible, ni trop élevé. These results clearly show that the Si / Al ratio of the zeolite is very important for good adsorption of acetaldehyde, it should not be too low or too high.

Test comparatif 2 : Comparative test 2:

Les résultats obtenus avec une zéolithe pentasil ZSM-5 non échangée sont présentées sur la figure 2 et sur le tableau suivant en comparaison avec les résultats obtenus avec la même zéolithe échangée au fer : Structure Si/Al Capacité d'adsorption Poids (%) Pentasil non échangée 40 0,13 (6) Pentasil Fer 40 2,7 (131)* * ( ) : masse acétaldéhyde adsorbée en mg. The results obtained with a non-exchanged ZSM-5 pentasil zeolite are presented in FIG. 2 and in the following table in comparison with the results obtained with the same zeolite exchanged with iron: Si / Al structure Adsorption capacity Weight (%) Pentasil not exchanged 40 0.13 (6) Pentasil Iron 40 2.7 (131) * * (): Mass acetaldehyde adsorbed in mg.

Ces résultats montrent clairement que l'échange de la zéolithe par un métal est nécessaire puisque la saturation est atteinte au bout d'une heure environ seulement avec les zéolithes non échangées (voir figure 2) et que la capacité d'adsorption obtenue est bien plus faible. 20 Test comparatif 3 : Le même test d'adsorption de l'acétaldéhyde a été effectué avec les deux adsorbants suivants : û du charbon actif avec une granulométrie de 0,3 à 0,5 mm (adsorbant utilisé dans 25 l'art antérieur), et une zéolithe échangée au fer selon l'invention présentant les caractéristiques suivantes : 15 5 1015 o structure pentasil forme H avec un rapport Si/Al de 40 (ZSM-5), o teneur en fer de 0,5%, o teneur en liant Al203 de 20%, et o granulométrie de 0,5 à 1 mm. These results clearly show that the exchange of the zeolite with a metal is necessary since the saturation is reached after only one hour with the non-exchanged zeolites (see FIG. 2) and that the adsorption capacity obtained is much higher. low. Comparative Test 3: The same adsorption test of acetaldehyde was carried out with the following two adsorbents: activated carbon with a particle size of 0.3 to 0.5 mm (adsorbent used in the prior art) , and an iron-exchanged zeolite according to the invention having the following characteristics: pentasil structure H with a Si / Al ratio of 40 (ZSM-5), o iron content of 0.5%, o content by bonding Al 2 O 3 by 20%, and particle size of 0.5 to 1 mm.

Les conditions opératoires ont été les suivantes : Réacteur à lit fixe traversé de diamètre 19 mm Volume d'adsorbant : 7,2 cm3 soit une hauteur de 25,4 mm Concentrations : acétaldéhyde : 30 ppm, soit 59 mg/Nm3 eau : 1,5% restant : N2 Vitesse Volumétrique Horaire : 20 000 h-' soit un débit de 144 NI/h. The operating conditions were as follows: Fixed bed reactor with a diameter of 19 mm Adsorber volume: 7.2 cm3, ie a height of 25.4 mm Concentrations: acetaldehyde: 30 ppm, ie 59 mg / Nm3 water: 1, Remaining 5%: N2 Volumetric Hourly Speed: 20,000 hours - a rate of 144 NI / h.

Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau suivant : Adsorbant Masse acétaldéhyde Capacité d'adsorption adsorbé (mg) (% poids) Charbon actif 17,2 0,52 Zéolite échangée au fer 306 4,6 Il apparaît donc clairement, au vu de ces résultats, que la zéolithe échangée au fer selon l'invention à une capacité d'adsorption de l'acétaldéhyde bien supérieure à celle du charbon actif. The results obtained are presented in the following table: Adsorbent Mass acetaldehyde Adsorbed adsorption capacity (mg) (% by weight) Activated carbon 17.2 0.52 Iron-exchanged zeolite 306 4.6 It is therefore clear, in view of these results, that the zeolite exchanged with iron according to the invention has an adsorption capacity of acetaldehyde much higher than that of activated carbon.

Claims (12)

REVENDICATIONS1. Utilisation d'une zéolithe ayant un rapport Si/Al compris entre 20 et 100, échangée, partiellement ou totalement, avec un métal de transition tel que le fer, le cobalt ou le manganèse, et de préférence le fer, en tant qu'adsorbant d'aldéhydes. REVENDICATIONS1. Use of a zeolite having an Si / Al ratio of from 20 to 100, exchanged, partially or totally, with a transition metal such as iron, cobalt or manganese, and preferably iron, as an adsorbent aldehydes. 2. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rapport Si/Al de la zéolithe est compris entre 30 et 50, et avantageusement est d'environ 40. 2. Use according to claim 1, characterized in that the Si / Al ratio of the zeolite is between 30 and 50, and preferably is about 40. 3. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le taux d'échange par le métal de transition est compris entre 0,001 et 1, avantageusement entre 0,01 et 0,8, encore avantageusement entre 0,1 et 0,75, encore plus avantageusement entre 0,1 et 0,7, et de préférence entre 0,1 et 0,5. 3. Use according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the exchange rate by the transition metal is between 0.001 and 1, preferably between 0.01 and 0.8, more preferably between 0, 1 and 0.75, still more preferably between 0.1 and 0.7, and preferably between 0.1 and 0.5. 4. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la zéolithe échangée avec un métal de transition répond à la formule suivante : 1 yC' (1ûY) M"+AlO2 xSiO2 m n où : Cm+ représente un cation métallique d'un métal de transition, avantageusement choisi parmi Fe2+, Fei+, Col+, Coi+, Mn2+ et Mn3+, encore plus avantageusement choisi parmi Fe2+ et Fei+, et de préférence étant FeZ+, - m représente la valence du cation métallique Cm+, notamment 1, 2 ou 3, et de préférence 2 ou 3, - Mn+ représente un ion alcalin ou alcalino-terreux, tel que Na+, K+, Li+ ou Cal+, et avantageusement Na+, un ion H+ ou un mélange de ceux-ci, - n représente la valence du cation Mn+, notamment compris entre 1 et 2, y est compris entre 0,001 et 1, avantageusement entre 0,01 et 0,8, encore avantageusement entre 0,1 et 0,75, encore plus avantageusement entre 0,1 et 0,7, et de préférence entre 0,1 et 0,5, et - x est compris entre 20 et 100, avantageusement entre 30 et 50, de préférence d'environ 40. 4. The use as claimed in claim 1, wherein the zeolite exchanged with a transition metal has the following formula: metal of a transition metal, advantageously chosen from Fe 2+, Fei +, Col +, Co +, Mn 2+ and Mn 3 +, even more advantageously chosen from Fe 2+ and Fei +, and preferably being FeZ +, m represents the valence of the Cm + metal cation, in particular 1 , 2 or 3, and preferably 2 or 3, - Mn + represents an alkaline or alkaline-earth ion, such as Na +, K +, Li + or Cal +, and advantageously Na +, an H + ion or a mixture thereof, - n represents the valence of the Mn + cation, in particular between 1 and 2, y is between 0.001 and 1, advantageously between 0.01 and 0.8, more advantageously between 0.1 and 0.75, still more advantageously between 0.1. and 0.7, and preferably between 0.1 and 0.5, and - x is between 20 and 100, advantageously between e 30 and 50, preferably about 40. 5. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la zéolithe est échangée au fer, et de préférence au fer (II). 5. Use according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the zeolite is exchanged with iron, and preferably iron (II). 6. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la zéolithe est sous une forme sodique ou acide, et notamment acide. 6. Use according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the zeolite is in a sodium or acid form, and in particular acid. 7. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la zéolithe est choisie parmi la zéolithe béta, le pentasil, la mordénite et la ferriérite, et de préférence est du pentasil, tel que ZSM-5. 7. Use according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the zeolite is selected from zeolite beta, pentasil, mordenite and ferrierite, and is preferably pentasil, such as ZSM-5. 8. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la zéolithe est utilisée en mélange avec un liant, choisi notamment parmi un sol de silice et une alumine notamment de type pseudobohémite et avantageusement peptisée par de l'acide nitrique. 8. Use according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the zeolite is used in a mixture with a binder, chosen in particular from a silica sol and an alumina including pseudobohemite type and preferably peptized with acid nitric. 9. Utilisation selon la revendication 8, caractérisée en ce que la teneur en liant exprimée en SiO2 ou en Al203 est comprise entre 10 et 50%, avantageusement entre 15 et 20%. 20 9. Use according to claim 8, characterized in that the binder content expressed as SiO2 or Al203 is between 10 and 50%, preferably between 15 and 20%. 20 10. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce que la zéolithe est utilisée dans un filtre à air. 10. Use according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the zeolite is used in an air filter. 11. Utilisation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, pour purifier tout effluent gazeux contenant un aldéhyde tel que de l'acétaldéhyde, notamment 25 l'air d'un habitacle d'automobile ou d'un intérieur d'un bâtiment. 11. Use according to any one of claims 1 to 10 for purifying any gaseous effluent containing an aldehyde such as acetaldehyde, especially the air of a passenger compartment or a building interior. . 12. Filtre à air comprenant une zéolithe ayant un rapport Si/Al compris entre 20 et 100, échangée, partiellement ou totalement, avec un métal de transition tel que le fer, le cobalt ou le manganèse selon l'une quelconque des revendications 1 à 9. 15 30 An air filter comprising a zeolite having an Si / Al ratio of from 20 to 100, partially or totally exchanged with a transition metal such as iron, cobalt or manganese according to any one of claims 1 to 9. 15 30
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