# Modélisation prédictive de l'adsorption de CH 3 I sur des charbons actifs de grade nucléaire

Felipe Carbral Borges Martins, Mouheb Chebbi, B. Azambre

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Felipe Carbral Borges Martins, Mouheb Chebbi, B. Azambre. Modélisation prédictive de l'adsorption de CH 3 I sur des charbons actifs de grade nucléaire. 15èmes Journées de l'Association Française de l'Adsorption, Association Française de l'Adsorption (AFA), Jan 2026, Anglet, France. hal-05449352

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Submitted on 8 Jan 2026

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# Modélisation prédictive de l'adsorption de CH₃I sur des charbons actifs de grade nucléaire

Felipe Cabral Borges Martins a,b, Mouheb Chebbi a, Bruno Azambre b

Des charbons actifs (CA) de grade nucléaire sont couramment utilisés pour limiter les rejets iodés radioactifs. La capture de CH₃I sur ces systèmes est régie par trois mécanismes : la physisorption dans les micropores, la chimisorption avec la triéthylènediamine (TEDA) et l'échange isotopique avec l'iodure de potassium (KI). L'objectif de ce travail est de développer un modèle prédictif de l'adsorption du CH₃I sur ces adsorbants tout en intégrant l'ensemble de ces réactions. Cette étude s'inscrit dans la continuité de nos précédentes investigations, permettant de simuler l'adsorption de la vapeur d'eau (principal poison) sur des CA de grade nucléaire [1].

D'abord, le CA de référence sans imprégnation (CA nI) a été considéré. Le couplage du modèle de Langmuir ($q_{max}$ = 198 mg g⁻¹, b = 2314 m³ kg⁻¹) aux constantes de transfert de masse (K_LDF et D_αx) a permis de décrire son comportement vis-à-vis de la physisorption de CH₃I (Figure 1). Ensuite, nous avons cherché à rajouter la chimisorption dans le modèle de prédiction en étudiant les CA 5%TEDA et 5%TEDAx%KI (x = 1 et 2). Une amélioration significative des performances de rétention (stabilité et capacité d'adsorption) a été observée pour le CA5%TEDA (Fig.1) grâce à la réaction chimique de type S<sub>N2</sub> entre CH₃I et la TEDA. Cependant, la présence de KI semble inhiber cette réactivité envers CH₃I non radioactif, probablement en raison d'un blocage partiel des pores (~13 %). Pour ces adsorbants, le recours à un modèle de Langmuir double site a permis de distinguer l'adsorption physique ($q_{phys}$ ~ 150 mg g⁻¹, $b_{phys}$ ~ 1880 m³ kg⁻¹) de l'adsorption chimique ($q_{chim}$ ~ 80 mg g⁻¹, $b_{chim}$ ~ 49000 m³ kg⁻¹). La combinaison de ces données d'équilibre avec les constantes cinétiques issues du modèle LDF et les paramètres d'écoulement a permis de prédire les courbes de percée expérimentales pour les trois adsorbants imprégnés à la TEDA (Figure 1).

<figure><img src="image_3.png" /><figcaption>**Figure 1** : Principaux résultats : isothermes d'adsorption et performances du modèle.</figcaption></figure>

En perspective, des efforts seront menés afin d'incorporer la réaction d'échange isotopique entre KI et CH₃I radioactif [2].

Références :

[1] F. C. B. Martins, et al, Separations, **12**, 126, (2025).

[2] K. Abbas, et al., Journal of Nuclear Materials, **608**, 155719, (2025).

<footnote>a Autorité de Sûreté Nucléaire et de Radioprotection (ASNR), PSN-RES/SCA/LECEV, F-91400 Saclay, France</footnote>

<footnote>b Université de Lorraine, LCP-A2MC, IUT Chimie, 57500 Saint-Avold, France</footnote>