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La réactivité induite dans les plasmas de dépollution par l’analyse en temps réel dans une trappe FTICR transportable

Michel Héninger (CR-HDR), Joël Lemaire (CR), Essyllt Louarn (MCF), Antoine Pallandre (PR), Taous Abar (Doc), Hélène Mestdagh (PR émérite)
Alumni :  Sébastien Thomas (Doc 2014-18) Allan Lopes (PostDoc 2018)

La réactivité des plasmas non thermiques est complexe, mettant en jeu de nombreuses espèces avec un très large spectre d’énergie. Afin de pouvoir comparer les résultats expérimentaux avec la modélisation des diverses réactions qui interviennent nous avons choisi d’étudier la décomposition de l’acétone diluée dans des mélanges N2/O2 en présence d’une décharge homogène, en l’occurrence une décharge homogène photodéclenchée.

Le réacteur à plasma est couplé à un spectromètre de masse FTICR (BTrap) compact à ionisation chimique qui réalise des analyses en temps réel des différents composés organiques volatils présents. BTrap permet ainsi d'identifier et de quantifier en temps réel, ici toutes les 10 secondes, l'acétone ainsi que les sous-produits de sa dégradation par le plasma.

Dans cette étude nous avons montré qu’en présence d’oxygène la dégradation de l’acétone diminue fortement ainsi que des modifications importantes dans les réactions induites par le plasma qui se traduisent par des changements dans la distribution des sous-produits. Alors que les principaux produits observés dans les mélanges gazeux sans oxygène sont des composés nitriles, ils sont remplacés par des produits oxygénés, en particulier le formaldéhyde, et des composés nitrate et nitrite dont le HNO2.

Schéma simplifié donnant les principales voies de réactivité vers les sous-produits de Composés Organiques Volatils (en gras) observés dans un plasma d'azote pur (schémas noirs) et dans un plasma N2/O2 (schémas noirs, bleus et roses). [Thomas2022]