The purpose of the research was to design, build, test, and recommend a process to economically separate CO from a gas mixture of CO, CO2, and O2. The general method considered in this research to accomplish the separation was liquid absorption in a packed column. Several experiments were performed to identify the best process solution to use in a prototype. The experiments, based on the COSORB process, consisted of CuCl mixed with a complexing agent (metal tri-chloride) and a solvent (metal tetra-chloride, toluene, ethanol, etc.). The best method consisted of an aqueous solution of CuCl and MgCl2, which has previously been used for CO absorption experiments reported in the literature. The absorption takes place at elevated pressure (30 psig) and ambient temperature, and the stripping occurs at approximately 75 ºC. Using the apparatus at approximate design conditions, the highest removal of CO was 88% with a product composition of 48%. The highest product composition achieved was 84%; in this case CO removal was 66%. Product composition was low because a significant amount of CO2 physically absorbed into solution (which also decreased the pH of the solution to about 4, according to calculation). The removal of CO should increase with a taller column and higher liquid flow through the column; however, this might decrease the product composition. Advantages of this process are that the raw materials used are relatively cheap, heating and cooling requirements are lower than similar processes, and operation is relatively simple.

Background: Repeated sprint training in hypoxia has shown to be superior to training in normoxia. However, both natural and simulated altitude training are strategies that are not always accessible and expensive due to traveling or the need for advanced equipment. A possible way of simulating hypoxic conditions is to administer carbon monoxide (CO) prior to training as it has been shown to reduce the oxygen transport and delivery to the muscle similar to systemic hypoxia. It is therefore hypothesized that inhaling a small bolus of CO prior to repeated-sprint exercise will potentiate the acute physiological responses during the training, thus induce performance improvements associated with repeated sprint ability compared to placebo control. Methods: 23 endurance-trained individuals (18 men and 5 women), age 33.2 ± 6.9 years, body mass 78.3 ± 11.0 kg, height 180.7 ± 7.3 cm, performed a 3-week supervised repeated sprint exercise protocol on electromagnetically braked cycle ergometers. A repeated sprint ability test was conducted pre-and post-training intervention. Participants were randomly assigned to either inhaling CO (INCO group) or inhaling a sham gas (NOCO group). Analysis of covariance (ANCOVA) was conducted to determine statistical significance by controlling for pre-test values. Results: Periodic inhalation of CO prior to repeated sprint exercise led a medium, significant difference in mean power decrement (INCO -2.63%, NOCO 8%; p <0.05, ηp2 = 0.19) and fatigue index (INCO 0.28%, NOCO 8.2%; p <0.05, ηp2 = 0.24) compared to sham gas, despite that both groups increased in number of sprints (INCO 16.58%, NOCO 27.60%; p <0.05; ηp2 = 0.71) with no difference between groups. Conclusion: Our findings in this study showed a positive effect on an improved ability to sustain power output during repeated sprints when periodic inhalation of CO is administered. Therefore, it is suggested that periodic inhalation of CO prior to repeated sprint exercise might be a nuanced way to induce favorable physiological adaptations, thus improving performance associated with repeated sprint ability.

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The central aim of this thesis is to give further insights into the structural properties of the calcite(104) surface and especially to unravel its surface reconstruction by clarifying the contradicting reports of the (2 × 1) and row-pairing reconstruction. Within this thesis, the pristine as well as the CO and H2O-covered calcite(104) surface is investigated for the first time with non-contact atomic force microscopy (NC-AFM) operated at 5 K. CO terminated tips are used in the measurements to benefit from the improved contrast capabilities and detailed understanding of contrast formation with these tips.

Concentrations of CO, CO₂, and O₂ in woodstove flue gases are some of the measured inputs required by algorithms used to calculate woodstove efficiency by the stack loss method. Since these algorithms have been shown to be very sensitive to small errors in these input values, it was necessary to determine whether measurements of these compounds are subject to interference. Concentrations of CO, CO₂, and O₂ in a series of flue gas samples were measured using a variety of independent measurement techniques for each compound. The concentrations indicated by each of the measurement techniques for each compound and sample were compared to check for agreement. Disagreement among the measurement techniques for a given compound could indicate interference if some trend could be established. Tests were conducted on four samples taken randomly during each of three stove firings. / M.S.

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Dans ce travail nous avons étudié des réactions chimiques sur la surface de deux métaux : le platine et l'or, en utilisant la microscopie ionique à effet de champ électrique (FIM) et la spectrométrie de masse de désorption par champ pulsé (PFDMS). En complément de ces données expérimentales, nous apportons des résultats obtenus par la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). La taille et la morphologie de nos échantillons font qu’ils sont de bons modèles de grains de phase active dans un catalyseur réel. Sur le platine nous avons observé l'interaction du monoxyde d'azote. En présence d'un champ électrique, la dissociation du NO est promue, laissant sur la pointe une couche d'oxygène que l'on peut titrer par la suite avec du NO pour former du dioxyde d'azote. L'interaction de l'hydrogène avec une pointe de platine est différente en fonction de la température. A basse température (<200 K), l’hydrogène met en image la pointe avec un assombrissement de petites régions de la pointe. A partir de 200 K, l'hydrogène induit une transformation de la pointe : les faces denses s'élargissent au détriment des faces rugueuses, avec une rangée d'atomes le long des lignes de zone [100] et le pôle central passe d’une forme circulaire à une forme carrée. L'hydrogène est supposé être à l'état atomique sur la surface; sous sa forme moléculaire, il ne contribue qu'à la mise en image. C’est sous sa forme atomique qu’il contribue aux transformations observées. La réaction NO+H2 sur le platine conduit à l'observation d'instabilités cinétiques pour des pressions et températures données. Les régions d'amorçage ont été identifiées comme étant tout ensemble de sites de cran situé le long des lignes de zone [100]. L'observation de phénomènes oscillants n'est pas liée exclusivement à une morphologie de type polyédrique : il est possible d’observer ces instabilités cinétiques sur des pointes de rayon de courbure différent, ces pointes ne subissent pas nécessairement un changement de morphologie. L'analyse chimique au cours de la réaction a révélé la présence d'oxydes de surface ce qui nous a conduit à penser que la surface du catalyseur de platine doit être oxydée plutôt que de rester à l'état métallique. Une étape intermédiaire dans le mécanisme de site vacant a été proposée pour permettre de rendre compte de l'apparition de phénomènes oscillants. L’étape déterminante est la décomposition du monoxyde d’azote adsorbé à la surface. L’apport d’hydrogène atomique nécessaire à la formation d’eau n’est pas une étape lente, au contraire l’hydrogène semble être largement présent sous forme atomique. L’influence du champ électrique reste important, ce qui pourrait expliquer les différences de gammes de température auxquelles d’autres groupes et le nôtre observons des oscillations. L'étude de l'interaction du CO seul sur l'or a été motivée par l'observation de la réaction CO+O2 sur pointe d'or. Sous nos conditions expérimentales, il est possible de former des mono- et dicarbonyles d’or sous forme cationique. En présence d'un champ électrique, la formation de carbonyles d'or est promue au niveau des sites de cran de la surface. Les résultats obtenus par DFT sont concordants avec les résultats expérimentaux. A l'instar du Pt, nous avons étudié l'interaction du monoxyde d'azote sur pointe d'or. Nous avons observé la formation de protoxyde d'azote et d'un dimère de monoxyde d'azote. Le mécanisme de formation de ces espèces reste encore inconnu. Une couche d'oxygène adsorbée à la surface peut être titrée par du NO en formant du dioxyde d'azote. En présence d'oxygène seul sur une pointe d'or sans champ électrique, les spectres de masse ne révèlent que la présence d'oxygène moléculaire. En présence d'un champ électrique, il est possible de détecter de l'oxygène atomique sans toutefois avoir la formation d'un oxyde d'or. Il est possible de former de l'ozone à partir d'une pointe recouverte d'oxygène atomique en présence d'oxygène moléculaire gazeux. Les calculs par DFT nous laissent à penser que la formation du cation O3+ ne se fait pas à la surface mais à proximité. Ils montrent entre autres que le champ électrique déstabilise l'oxygène atomique, ce qui pourrait le pousser vers des régions où l'effet du champ est le moins intense (la tige de la pointe).

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L'assimilation de données permet de combiner d'une manière optimale un modèle numérique décrivant l'évolution de la composition chimique de l'atmosphère et les mesures disponibles. Dans cette thèse, l'assimilation de données est utilisée afin de caractériser les distributions troposphériques et stratosphériques de l'ozone (O3) et du monoxyde de carbone (CO). Le Modèle de Chimie Transport (CTM) MOCAGE (MOdèle de Chimie Atmosphérique à Grande échelle) est utilisé dans une configuration à deux domaines imbriqués avec les résolutions de 2◦ (global) et de 0.2◦ (régional). La technique variationnelle du 3D-FGAT est utilisée pour toutes les études que constituent cette thèse. Nous avons évalué la complémentarité des mesures satellites au limbe et au nadir aujourd'hui disponibles pour la caractérisation de l'UTLS (Haute Troposphère Basse Stratosphère) en assimilant ces deux types de mesures simultanément. Nous nous sommes en particulier intéressé à la propagation de l'information provenant des mesures assimilés dans le modèle et plus particulièrement, aux impacts de l'assimilation de mesures stratosphérique d'ozone en troposphère aux moyennes latitudes. Les principaux objectifs de cette thèse ont été de montrer la valeur ajoutée de l'augmentation de la résolution modèle pour l'assimilation de données et les effets synergiques de l'assimilation combinée d'un sondeur au limbe et au nadir. Des développements au niveau du système d'assimilation en domaine imbriqué à 0.2◦ ont été effectués. L'assimilation des données dans le domaine global est maintenant prise en compte et les conditions aux bords provenant des champs assimilés montre un impact significatif sur le domaine imbriqué. Dans un premier temps, nous avons assimilé les profils d'ozone stratosphériques mesurés au limbe provenant de MLS (Microwave Limb Sounder) afin d'étudier deux cas d'échange entre la Stratosphère et la Troposphère (STE). / Data assimilation combines in an optimal way a numerical model describing the evolution of the atmospheric chemical composition and the available trace gases measurements. In this thesis, data assimilation is used to characterize the ozone (O3) and the carbon monoxide (CO) distributions in the stratosphere and in the troposphere. The Chemistry Transport Model (CTM) MOCAGE (MOdèle de Chimie Atmosphérique à Grande Echelle) is used in a configuration with two nested domains at 2◦ (global) and at 0.2◦ (regional). To perform the assimilation experiments a 3D-FGAT variational method is used. We evaluate the complementarity of limb and nadir measurements available at the present day at characterizing the UTLS (Upper Troposphere Lower Stratosphere) region by assimilating simultaneously the two type of measurements. We particularly focus on the impacts of data assimilation of stratospheric ozone measurements on troposphere and conversely of tropospheric data assimilation on stratosphere. Showing the added value of the increased horizontal resolution in the UTLS assimilated fields and the synergistic effects of limb and nadir assimilation were the main objectives of this work. Development in the assimilation system have been made in the assimilation system with the nested domain. Data assimilation in the global domain is now taken in account and the boundary condition from the assimilated fields show significant impacts on the regional domain. Firstly, we assimilate stratospheric ozone profiles from MLS (Microwave Limb Sounder) to investigate two Stratosphere-Troposphere Exchange (STE) case studies. .

L’automobile étant le premier moyen de déplacement en France, la présence de Composés Organiques Volatils (COVs) et de monoxyde de carbone à l’intérieur de l’habitacle, constitue un problème de santé publique. Plusieurs systèmes de dépollution, basés sur des méthodes d'adsorption, existent sur le marché, mais ne permettent qu'une simple rétention des COVs en surface. Parallèlement, des méthodes moins conventionnelles telle que la photocatalyse utilisant le dioxyde de titane, permettent d'oxyder les COVs sous irradiation, en présence d'humidité et à température ambiante. Cependant, la photocatalyse ne permet pas l’oxydation de certains polluants comme le monoxyde de carbone sans ajout de co-catalyseur. Pour éliminer le CO, la catalyse d’oxydation à froid sur dioxyde de manganèse a été étudiée.L’objectif de cette thèse est de développer une solution économique permettant la dépollution de l’habitacle automobile. Ce projet vise à allier à terme l’oxydation photocatalytique d’un COV modèle le n-pentane sur TiO2 P25 et l’oxydation catalytique du monoxyde de carbone à température ambiante sur des MnO2 synthétisés. En photocatalyse, les résultats mettent en évidence que la vitesse de dégradation diminue avec le taux d’humidité relative et augmente avec la puissance lumineuse et la concentration en n-pentane. Les concentrations des intermédiaires réactionnels sont de l’ordre du ppbv pour des ppmv de n-pentane injectés. L’operando DRIFTS a mis en évidence la présence de carbonates à la surface du photocatalyseur. Parallèlement, les expériences de PTR-MS-TOF-SRI et GC-MS ont permis d’identifier la présence de composés carbonylés parmi lesquels du formaldéhyde et la pentan-2-one. Ces intermédiaires ont permis de proposer un mécanisme de la dégradation du n-pentane sur TiO2 P25. Il a également été démontré que l’oxydation photocatalytique du n-pentane par TiO2 P25 permet une minéralisation pratiquement complète quelles que soient les conditions de travail. Pour le système catalytique, des oxydes de manganèse ont été synthétisés par co-précipitation puis calcinés sous oxygène à trois différentes températures : 100°C, 200°C et 300°C. Les performances catalytiques pour l’oxydation du CO ont été évaluées à température ambiante en l’absence d’humidité relative. Des méthodes en température programmée (TPD, TPO, TPR) ont permis de caractériser l’impact de la température de calcination sur la surface du dioxyde de manganèse. Les caractérisations DRX et BET ont mis en évidence la formation de la phase γ-MnO2 stable de 100°C à 300°C et de grande surface spécifique (178-197 m²/g). Les résultats montrent que les catalyseurs permettent une oxydation du monoxyde de carbone à température ambiante. Le catalyseur calciné à 100°C (MnO2-100) présente les meilleures performances avec un taux de conversion initiale de 60% à température ambiante pour 500 ppmv de CO à 10 L/h, 20%O2, (VVH = 25 000 h-1). Les catalyseurs, notamment MnO2-100, se désactivent au cours du temps à température ambiante. Cette désactivation pourrait être due à la capacité du catalyseur à renouveler ses oxygènes du réseau, impliquer dans le processus catalytique / The presence of Volatile Organic Compounds (VOCs) and carbon monoxide in indoor air is a major health issue. The vehicle cabin air is also affected by this problem, being the first mode of transportation. Most of the current depollution systems are based on trapping using adsorption methods, while photocatalytic processes offer the potential to fully degrade VOCs at room temperature in presence of relative humidity. However, carbon monoxide cannot be degraded by photocatalysis without a co-catalyst. Consequently, the room temperature oxidation catalysis of carbon monoxide has been studied. This thesis aims to develop an economical solution for cleaning the vehicle cabin air. This solution is based on crossing the photocatalytic oxidation of a target molecule the n-pentane over by TiO2 P25 and the room temperature oxidation of CO over synthesized MnO2. Results show that the n-pentane degradation rate decreases with the humidity level, and linearly increases with the irradiance power and the VOC concentration. Intermediates species are lowed concentrates (ppbv order) for ppmv of n-pentane used. Operando DRIFTS experiments highlighted the presence of formates surface species during the photocatalytic degradation of n-pentane. PTR-MS-TOF-SRI and GC-MS experiments highlighted the presence of carbonyl compounds as formaldehyde and pentan-2-one in gas phase during the degradation. Those intermediates species allowed us to propose a mechanism for the photocatalytic oxidation of n-pentane over TiO2 P25. Moreover, the efficiency of the photocatalytic degradation of n-pentane over TiO2 has been proved given that an almost complete mineralization is obtained whatever the working conditions. In catalysis, manganese oxides were synthesized by a co-precipitation method then calcined under oxygen at three different temperature: 100°C, 200°C and 300°C. The catalyst performances were evaluated for CO oxidation at room temperature in dry conditions. Temperature programmed methods were used for probing the impact of the calcination temperature on the catalyst surface. DRX and BET characterizations confirmed the formation of the phase γ-MnO2 stable between 100°C and 300°C, and a large surface area (178-197 m²/g). Results highlighted that the synthesized catalysts can oxide the CO at room temperature. The catalyst calcined at 100°C (MnO2-100) show the best performances with an initial conversion rate of 60% for 500 ppmv CO, at 10 L/h at 20% O2 (VVH = 25 000 h-1). However, a deactivation over the time of all the catalysts was observed, especially for MnO2-100. This deactivation could be related to the capacity of the catalyst to renew the oxygen bulk implied in the catalytic process