Heterogeneous Interactions of Volatile Organic Compounds with Natural Mineral Dust Samples

Interactions hétérogènes de composés organiques volatils avec des échantillons de poussières minérales naturelles

Mohamad Nour Zeineddine (1)

1 IMT Lille Douai - Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai

This thesis investigates the interactions of volatile organic compounds (VOCs) with natural mineral dust samples. The VOCs used are isopropanol (IPA), isoprene (ISP) and acetic acid (AcA). Five natural mineral dust samples originating from various desert regions all over the world are used in this study.It is evidenced that the origin, I.E. the chemical composition, of the natural dust sample plays a significant role in defining the nature of its interaction with the VOCs. In particular, an increase of uptake is observed with increasing Al/Si and Fe/Si elemental rations. Moreover, the dust-VOC interaction is evidenced as being highly impacted by relative humidity and temperature.Various interactions modes have been evidenced between dust and VOCs such as physisorption, chemisorption and reactive sorption depending on the chemical composition of the dust and the structure of the VOC. Depending on the interaction mode, heterogeneous processes can act as a sink of primary VOCs or even a soure of secondary oxygenated VOCs in the gas phase. This work emphasiez the contribution of heterogeneous processes to the atmosphere.

Ce travail de thèse vise à caractériser l’interaction entre composés organiques volatils et poussières minérales atmosphériques. Les COV sélectionnés sont l’isopropanol (IPA), l’isoprène (ISP) et l’acide acétique (AcA). Cinq échantillons naturels de poussières minérales provenant de zones désertiques situées dans plusieurs régions du globe ont été retenus.Il a été mis en évidence que l’origine et donc la composition chimique des poussières naturelles joue un rôle majeur dans la nature de leur interaction avec les COV. Plus particulièrement, les coefficients de capture tendent à croître avec les rapports élémentaires Al/Si et Fe/Si. De plus, il est montré que l’interaction entre COV et poussières est fortement impactée par l’humidité relative et la température.Plusieurs modes d’interaction entre les COV et les poussières étudiés ont été mis en évidence : physisorption, chimisorption ou adsorption réactive. Ils dépendent de la composition chimique des poussières et de la structure des COV. En fonction du mode d’interaction, ces processus hétérogènes peuvent être considérés comme des puits de COV primaires voire des sources de COV secondaires en phase gazeuse. Ce travail met en lumière la contribution des processus hétérogènes dans l’atmosphère.

Mots clés: Voc; Mineral dust; Heterogeneous interactions; Atmosphere

Mots clés: Cov; Poussières minérales; Interactions hétérogènes; Atmosphère

Domaines: Chimie théorique et/ou physique; Océan, Atmosphère; Milieux et Changements globaux

Mohamad Nour Zeineddine. Heterogeneous Interactions of Volatile Organic Compounds with Natural Mineral Dust Samples. Theoretical and/or physical chemistry. Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Lille Douai, 2018. English. ⟨NNT : 2018MTLD0005⟩. ⟨tel-02899546⟩