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Issue
J. Chim. Phys.
Volume 96, Number 5, May 1999
Page(s) 759 - 777
DOI http://dx.doi.org/10.1051/jcp:1999169
DOI: 10.1051/jcp:1999169


J. Chim. Phys. Vol. 96, N°5  p. 759-777

Étude physico-chimique des réactions entre oxydes d'azote Application à l'analyse de ces gaz en sortie de systèmes de combustion

E. Leblanc, K. Jokela, L. Perier-Camby and G. Thomas

École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne, SPIN, 158 cours Fauriel, 42023 Saint-Étienne cedex 2, France

Abstract
Analysing gaseous nitrogen oxides emissions at the combustion system outlet (exhaust pipe, central heating, glass kiln,...) are a current environmental topic. Yet, studying these pollutant involves two difficulties : first a great number of NOx do exist, and secondly the system can shift quickly. The objective of this work consists of examining results of literature and studying more specially NO/NO 2/O 2 system to clarify these problems. For this purpose theoretical and experimental works concerning kinetics and thermodynamics of NOx transformations have been carried out. The NOx maximum starting concentration reaches 1000 ppm in an oxygen-containing atmosphere and with temperature comprised between 25  $^{\circ}$C and 1000  $^{\circ}$C. These parameters are representative of real combustion conditions. An apparatus has been built to determine both experimental equilibrium and kinetic constants for the reaction 2 NO + O 2 = 2 NO 2. Rate constants have been measured for temperature lower than 300  $^{\circ}$C. Above 300  $^{\circ}$C, the catalytic influence of the reactor walls has been clearly established. For each temperature, NOx concentrations at equilibrium give experimental thermodynamic data, in agreement with the theoretical approach.

Résumé
Analyser les émanations d'oxydes d'azote gazeux issus des systèmes de combustion (moteurs automobiles, chauffage urbain, fours de verreries,...) constitue un objectif actuel de recherche concernant l'environnement. L'étude de ces polluants présente une double difficulté. D'une part, ils existent sous de multiples formes, d'autre part de nombreux facteurs viennent influer sur la vitesse de transformation de ces gaz (température, géométrie et nature du réacteur, temps,...). Ce travail a été mené pour effectuer une mise au point des recherches sur le sujet et étudier plus particulièrement aux niveaux thermodynamique et cinétique le mélange gazeux NO/NO 2/O 2. Un dispositif a été mis au point afin de mesurer expérimentalement les vitesses de réaction pour des paramètres expérimentaux représentatifs des atmosphères générées par les systèmes de combustion (teneur en NOx : 1000 ppm, présence d'oxygène, température comprise entre 25  $^{\circ}$C et 1000  $^{\circ}$C). Les constantes cinétiques ont ainsi été déterminées pour des températures inférieures à 300  $^{\circ}$C. L'influence catalytique de la paroi du réacteur a été mise en évidence au delà de cette température. Les valeurs concernant les équilibres thermodynamiques entre les NOx ont également pu être validées expérimentalement.


Key words: NO -- NO2 -- oxydes d'azote -- thermodynamique -- cinétique -- analyse de gaz -- pollution atmosphérique
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© EDP Sciences 1999