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Dissertations / Theses on the topic 'Oxydation de Fenton'
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Laugel, Caroline. "Oxydation catalytique de la biomasse : oxydation photo-fenton de l’amidon et oxydation de l’hydroxymethylfurfural." Thesis, Reims, 2013. http://www.theses.fr/2013REIMS048.
Full textAbstract:
Des solutions d'acides carboxyliques contenant principalement de l'acide formique sont obtenues par oxydation photo-Fenton des polysaccharides. Une irradiation dans le visible de 60 W sous des conditions douces suffit à fournir des résultats reproductibles. Les produits d'oxydation issus d'amidon de pomme de terre et d'amidon de blé ont montré des capacités de complexation comparables aux solutions commerciales d'acide gluconique et glucuronique.Un système d'oxydation innovant, comprenant des sels d'halogénures et du DMSO, convertit quantitativement le HMF en DFF. Cette méthode permet aussi la transformation one-pot du fructose en DFF avec de bons rendements. Selon l'étude mécanistique, le bromo-HMF serait un intermédiaire réactionnelSolutions of carboxylic acids, containing mainly formic acid, are produced under photo-Fenton conditions. Visible irradiation with a 60 W spot is sufficient to provide reproducible results under mild conditions. The oxidation products of potato starch and wheat starch have shown Ca sequestering properties similar to those of gluconic and glucuronic acids.Using halide salts and DMSO, an innovating method has been elaborated for the selective oxidation of HMF to DFF with quantitative yields. The one-pot transformation of fructose to DFF occurs with fair yields. Based on the mechanistic study, Br-HMF would be the reaction intermediate
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Velichkova, Filipa Aleksandrova. "Vers un procédé Fenton hétérogène pour le traitement en continu d’eau polluée par des polluants pharmaceutiques." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2014. http://oatao.univ-toulouse.fr/11950/1/velichkova.pdf.
Full textAbstract:
Ce travail a pour objectif de développer un procédé couplant séparation membranaire et oxydation (photo-) Fenton hétérogène pour l’élimination du paracétamol dans l’eau. La réaction a d’abord été étudiée avec le fer en solution à pH acide (2,6) pour servir de référence aux études hétérogènes ultérieures. La méthodologie des plans d’expériences a permis de déterminer les paramètres influents (parmi température, concentrations d’oxydant et de catalyseur) et leurs interactions, et de modéliser les performances du procédé homogène. Des oxydes de fer sous la forme de particules nano- et micro-structurées (hématite, maghémite et magnétite) ou supportés sur zéolithes (type MFI ou BEA) ont ensuite été testés comme catalyseurs de l’oxydation Fenton. Pour chaque système étudié, on a évalué la conversion du polluant et du Carbone Organique Total (COT), mais aussi la stabilité du catalyseur : quantité de fer lixivié et activité du métal passé en solution (pour découpler la contribution du mécanisme homogène associé). L’effet des paramètres opératoires a ensuite été à nouveau évalué pour les catalyseurs sélectionnés (magnétite nanostructurée et Fe/MFI). Pour l’oxyde non supporté, l’étude met en évidence le rôle positif d’une augmentation de la température. A température et pH donnés, le rapport initial [oxyde de fer] / [H2O2] apparaît aussi comme le paramètre essentiel qui contrôle le taux de minéralisation, avec une inhibition de la réaction lorsque H2O2 est en trop large excès. Au contraire, pour le catalyseur Fe/MFI, une augmentation de la concentration d’oxydant se révèle bénéfique (sa consommation étant pratiquement totale dans tous les cas), et il y a peu d’effet de la température. Par ailleurs, la magnétite se révèle efficace à pH acide uniquement, tandis que le catalyseur supporté présente la même activité avec ou sans acidification préalable. L’irradiation UV améliore les performances de ces deux catalyseurs avec un abattement du COT en solution jusqu’à 70% en 5 heures, contre 98% pour le système homogène dans des conditions similaires. Les premiers tests en continu avec des particules de Fe/MFI retenues par une membrane d’ultrafiltration immergée sont prometteurs, puisque l’activité est restée stable pendant plus de 40 h.
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Ayoub, Kaïdar. "Application des Procédés d’Oxydation Avancée : Fenton et électro-Fenton à la dégradation des explosifs en milieu aqueux." Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066146.
Full textAbstract:
Différents procédés sont utilisés pour le traitement des eaux usées : procédés biologiques, procédés physiques et physico-chimiques. L’objectif de cette thèse est de passer en revue l’ensemble des procédés et d’examiner essentiellement l’efficacité des procédés chimiques et électrochimiques d’oxydation avancée pour le traitement de polluants persistants comme le 2,4,6-trinitrotoluene (TNT). Dans un premier temps nous nous sommes intéressés à la dégradation de TNT par le réactif de Fenton; en effet, les choix de conditions de mise en œuvre de ce réactif est important afin de générer suffisamment de radicaux pour oxyder le polluant. Les résultats montrent indubitablement que cette réaction d’oxydation est satisfaisante d’autant un certain nombre de sous-produits aromatiques a pu être identifié en utilisant des analytiques performants tels la chromatographie liquide couplée à la masse (LC/MS-MS). Dans un deuxième temps, et dans l’objectif de comparer deux procédés à savoir fenton et électro-Fenton (réaction de fenton assistée électrochimiquement), nous avons procédé à l’électrolyse du TNT par ce procédé. Les conclusions tirées des résultats expérimentaux prouvent que ce procédé est aussi efficace dans la dégradation du TNT et montrent un certains nombres d’avantages techniques tels le gain en termes de coût énergétiques ; toutefois l’identification, toujours avec ces mêmes moyens analytiques, montrent que les sous-produits au cours de l’électrolyse sont majoritairement issus d’une réduction électrochimiques plus que d’une oxydation. L’étude cinétique de la disparition de ce polluant vient confirmer notre thèse.
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Djeffal, Lemya. "Développement de matériaux à base d'argiles pour l'oxydation catalytique de polluants organiques par des réactions de type Fenton." Thesis, Littoral, 2013. http://www.theses.fr/2013DUNK0354.
Full textAbstract:
Dans ce travail, nous nous sommes intéressés à la synthèse et à la caractérisation de matériaux à base d'argiles naturelles en provenance d'Algérie et de Tunisie, pouvant être utilisés en tant que catalyseurs dans l'oxydation de polluants organiques par les réactions Fenton et photo-Fenton. Nous avons également optimisé les paramètres réactionnels (quantité de catalyseur, concentration en polluant...) dans le but d'améliorer les performances catalytiques de ces derniers. En effet, l'oxydation de polluants organiques récalcitrants par des réactions de type Fenton est considérée comme l'une des techniques les plus performantes parmi les procédés d'oxydation avancée (POA). Elle permet d'aboutir dans certains cas au stade ultime de l'oxydation qui est la minéralisation (transformation en CO₂ et H₂O). La caractérisation des argiles à l'état brut par différentes techniques physico-chimiques montre qu'en plus des matériaux argileux, il existe quelques oxydes métalliques dans toutes les argiles étudiées, avec des proportions plus ou moins variées. En particulier, la smectite a montré une contenance assez importante en fer. Les argiles synthétisés montrent une très bonne performance catalytique en un minimum de temps (2 heures de réaction). Le catalyseur à base de smectite calciné à 450°C et tamisé donne le meilleur rendement catalytique. Cette activité peut être expliquée par la forte teneur en fer ainsi qu'à la combinaison entre le choix de la taille des particules et la température de calcination de la smectite. La caractérisation de ce catalyseur a montré que ce matériau mésoporeux contenait une quantité de fer (III) stabilisée dans la structure par le fait de la calcinationIn this study, we are interested to the synthesis and charaterization of materials based on natural clays from Algeria and Tunisia, usable as catalysts in the oxidation of organic pollutants by the Fenton's and photo-Fenton's reaction. We have also optimized the reaction parameters (amount of catalyst, concentration of pollutant...) in order to improve the catalytic performance of these catalysts. Indeed, the oxidation of recalcitrant organic pollutants by Fenton-type reactions is regarded as one of the most effective method amongst the advanced oxidation process (AOPs). It can lead in some cases to the total mineralization of pollutants (conversion into CO₂ and H₂O). The caracterization of the raw clays various physicochemical methods shows that, in addiction to clay minerals, there are some metallic oxides in all studied clays, with varied proportions. Especially, smectite showed a fairly significant iron capacity. The synthesized clays show a good catalytic performance in minimum of time (2 hours of reaction). The smectite catalyst, sieved and calcined at 450°C gives the best performance. This activity can be explained by the high content of iron as well as the combination of the choice of particle size and the calcination temperature of the smectite. The caracterization of this catalyst, showed that this mesoporous material contains an amount of iron (III) stabilized in the structure by the fact of calcination
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Xue, Xiaofei. "Oxydation par la réaction de Fenton modifiée des polluants organiques en présence des oxydes de fer (II, III)." Thesis, Nancy 1, 2009. http://www.theses.fr/2009NAN10041/document.
Full textAbstract:
Cette thèse avait pour but d’étudier les phénomènes physico-chimiques se produisant à l’interface solide minéral/solution en présence d’un oxydant et d’un polluant organique. L’apport du fer comme catalyseur pour l’oxydation du polluant était évalué en sélectionnant deux types d’oxydes mixtes (FeII, FeIII) de fer. Il s’agit d’interactions solide/polluant, oxydant/solide et oxydant/polluant dont les mécanismes réactionnels sont loin d’être compris. Les mécanismes d’oxydoréduction des composés organiques dans la phase aqueuse en contact avec ces minéraux sont fortement influencés par leurs propriétés de surface, leur réactivité vis-à-vis des polluants et la nature des oxydants utilisés. En effet, les phénomènes se produisant à l’interface minéral/solution pourraient avoir un impact significatif d’une part sur l’efficacité de l’oxydation et d’autre part sur la stabilité du système solide. Des caractérisations spectroscopiques couplées à des analyses chimiques ont permis à la fois de décrire les mécanismes d’oxydoréduction à l’interface solide/liquide et de suivre l’efficacité de l’oxydation ainsi que l’évolution structurale du solide. L’influence de l’oxydation sur la nature minéralogique du solide a été abordée. De même, l’effet de la présence des agents chélatants agissant comme pièges des radicaux hydroxyles libres (•OH) sur la performance de l’oxydation a été également étudié. Les résultats présentés dans ce manuscrit contribuent à la bonne compréhension des mécanismes se produisant à l’interface oxyde/solution lors de l’oxydation par Fenton modifiée. Ce travail a permis de mettre en évidence les paramètres optimums durant la dégradation d’un polluant organique comme le pentachlorophénol (PCP) dans le système magnétite/H2O2. De plus, les facteurs influençant le contact oxydant-polluant en comparant deux polluants (RhodamineB et Pentachlorophénol) et deux types d’oxydes mixtes de fer ont été déterminés. Parmi ces facteurs, on peut citer l’hydrophobicité, l’équilibre acido-basique et l’adsorptivité de la molécule, et le contenu en FeII, surface spécifique, minéralogie et propriétés de surface du solide. Il s’agit alors d’une étape significative dans l’évaluation et le suivi de la réaction d’oxydation des polluants organiques dans les sols et les eaux contaminés. L’utilisation de ces données expérimentales a permis une bonne description de la réactivité intrinsèque des oxydes de fer et aussi une optimisation de la réaction d’oxydation. L’utilisation d’un agent complexant fort du fer comme l’EDTA conduit à de meilleurs résultats en phase homogène à pH7. Cependant, l’utilisation de l’oxalate comme les cyclodextrines devient plus intéressante en phase hétérogène. Ces résultats mettent en évidence le rôle important des interactions physico-chimiques à l’interface catalyseur solide/solution dans la détermination de la performance de la réaction d’oxydation du Fenton hétérogèneFirstly, PCP was chosen as a model pollutant, to investigate the oxidation of PCP on the surface of magnetite used as heterogeneous catalyst. Oxidation experiments were carried out under various experimental conditions at neutral pH and correlated with the adsorption behavior. The surface reactivity of magnetite was evaluated by conducting the kinetic study of both H2O2 decomposition and PCP oxidation experiments. The occurrence of the optimum values of H2O2 and magnetite concentrations for the effective degradation of PCP could be explained by the scavenging reactions with H2O2 or iron oxide surface. All batch experiments indicate that Fenton-like oxidation of PCP was controlled by surface mechanism reaction and the species compete with each other for adsorption on a fixed number of surface active sites. The apparent degradation rate was dominated by the rate of intrinsic chemical reactions on the oxide surface rather than the rate of mass transfer. Raman analysis suggested that the sorbed PCP was removed from magnetite surface at the first stage of oxidation reaction. All X-ray powder diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Mössbauer spectroscopy and chemical analyses showed that the magnetite catalyst exhibited low iron leaching, good structural stability and no loss of performance in second reaction cycle. Secondly, Rhodamine B (RhB) was chosen as a model compound pollutant. Two types of iron (II, III) oxides were used as heterogeneous catalysts and characterized by XRD, Mössbauer spectroscopy, BET surface area, particle size and chemical analyses. The catalytic efficiency of iron (II, III) oxide to promote Fenton-like reaction was examined at neutral pH. The adsorption to the catalyst changed significantly with the pH value and the sorption isotherm was fitted using the Langmuir model for both solids. Both sorption and FTIR results indicated that surface complexation reaction may take place in the system. The variation of oxidation efficiency against H2O2 dosage and amount of exposed surface area per unit volume was evaluated and correlated with the adsorption behavior in the absence of oxidant. There is also an optimum amount of H2O2 value for the degradation of RhB. The phenomena could also be explained by the scavenging effect of hydroxyl radical by H2O2 or by iron oxide surface (like the oxidation of PCP). Sorption and decolourization rate of RhB as well as H2O2 decomposition rate were found to be depended on the surface characteristics of iron oxide. The kinetic oxidation experiments showed that structural FeII content strongly affect the reactivity towards H2O2 decomposition and therefore RhB decolourization. Finally, the effect of chelating agent on the heterogeneous Fenton reaction rate of pentachlorophenol in the presence of magnetite was investigated. Six kinds of chelating agents including oxalate, EDTA, CMCD, tartarate, citrate and succinate were chosen. The PCP oxidation rate in this system was significantly improved by using chelating agents at neutral pH. The kinetic rate constant was increased by 5.7, 4, 3.2, 2.4, 2.5 and 1.7 times with oxalate, EDTA, CMCD, tartarate, citrate and succinate, respectively. The enhancement factor of heterogeneous oxidation rate was found to be not correlated with that of dissolved iron dissolution amount. In homogeneous Fenton system (dissolved Fe2+ or Fe3+), EDTA-driven reaction showed the highest oxidation rate, while oxalate seems to be more efficiency in heterogeneous Fenton system (Fe3O4). This observation could be explained by the inactivation of iron surface sites which become unavailable for the interactions with H2O2 to initiate Fenton-like reactions. These results demonstrated that the chelating agent-promoted dissolution of magnetite did not play the key role in determining the efficiency of heterogeneous Fenton oxidation
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Flotron, Vanina. "La réaction de Fenton comme procédé de réhabilitation dans le traitement des eaux : application à la dégradation des hydrocarbures aromatiques polycycliques dans les eaux et les boues résiduaires." Phd thesis, INAPG (AgroParisTech), 2004. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00001190.
Full textAbstract:
Cette étude a porté sur l'application du réactif de Fenton comme procédé de réhabilitation de matrices contaminées par des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). En solution aqueuse, le choix des conditions de mise en œuvre du réactif est important, afin de générer suffisamment de radicaux pour oxyder les polluants. Une dégradation des composés est possible, mais une différence de réactivité importante est observée entre les HAP "alternants" et "non alternants" (avec un cycle à cinq atomes de carbone). De plus, si certaines précautions particulières ne sont pas prises, les HAP peuvent s'adsorber sur les parois des récipients, et être de ce fait réfractaires à l'oxydation. Les résultats sur les boues résiduaires montrent que sous certaines conditions (concentrations élevées en réactifs), les polluants peuvent être oxydés alors même qu'ils sont adsorbés. De plus, la matrice semble jouer un rôle important, les oxydes de fer étant probablement à même de décomposer le peroxyde d'hydrogène dans le milieu et d'initier ainsi la réaction de Fenton. L'application de ce traitement d'oxydation à des sols et sédiments contaminés est également possible.
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Ardo, Sandy. "Dégradation oxydative d'une quinolone par la nano-magnétite via l'interaction Fe(II) / O2." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066410/document.
Full textAbstract:
La magnétite, Fe3O4, est un oxyde de fer naturel à valence mixte Fe(II-III), qui sous sa forme nanométrique, a un fort potentiel d’applications technologiques dans des domaines allant de la biomédecine au traitement des eaux. Les nano-magnétites sont très efficaces pour l’adsorption ainsi que la réduction et l’oxydation de divers polluants environnementaux. Elles peuvent catalyser l’oxydation de type Fenton hétérogène induisant une dégradation efficace des polluants organiques et ceci dans un large domaine de pH. Cependant, les mécanismes impliqués restent mal connus. L’objectif principal de cette étude est d’explorer la capacité de la nano-magnétite à catalyser des réactions radicalaires de type Fenton hétérogène sans ajout d’oxydants forts, mais en utilisant uniquement l’oxygène de l’air. Ces réactions pourraient par la suite constituer la base de nouveaux procédés de remédiation efficace et éco-compatible pour l’élimination des polluants organiques dans différents compartiments de l’environnement. L’acide nalidixique, un antibiotique appartenant à la famille des quinolones, a été utilisé comme contaminant modèle, car ce composé polaire et ionisable se révèle persistant dans l’environnement et récalcitrant aux traitements classiques.Après synthèse de nano-magnétite offrant une surface spécifique élevée, la sorption de l’acide nalidixique sur ce support a été étudiée en conditions anoxiques et une adsorption supérieure à 98 % a été obtenue. En présence d’oxygène, cette sorption est suivie d’une transformation du contaminant modèle. Après désorption selon un protocole qui a été développé, un taux de dégradation d’environ 60 % a été évalué après seulement 30 minutes d’oxygénation, et 80% après 90 minutes. Cinq sous-produits de NAL ont été identifiés par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse (UHPLC-MS/MS) et un schéma de dégradation a été proposé. L’analyse de la phase solide par la diffraction des rayons X et par spectroscopie d’absorption au seuil K du fer (XANES et EXAFS) démontre une oxydation significative de la magnétite en maghémite (jusqu’à 40 %). Complétés d’une part par le suivi de la teneur en Fe(II) dissous, et des expériences réalisées en présence d’un piège à radicaux hydroxyles, et d’autres part par l’interprétation des effets du pH et de son évolution lors de la réaction, ces résultats ont permis de proposer un mécanisme réactionnel qui implique la formation des espèces réactives d’oxygène suite à l’oxydation de la magnétite.Les conclusions tirées des résultats expérimentaux prouvent les potentialités prometteuses des oxydes de fer mixte dans la remédiation des sols et eaux contaminés par des composés organiquesMagnetite, Fe3O4, is a natural mixed iron oxide Fe(II-III), that has a wide range of applications in biomedicine as well as in water treatment. Nanosized magnetite presents high capacities to adsorb and transform a wide range of contaminants via oxidative or reductive reactions. It was shown as an active catalyst for heterogeneous Fenton reactions in the removal of organic compounds under a broad range of pH. However, the mechanisms of these reactions are not well defined.The main objective of this study was to explore the nanomagnetite capacity to catalyze heterogeneous Fenton reactions in presence of dissolved oxygen, thus avoiding the use of strong chemical oxidants. These reactions could form the basis of a new efficient and eco-friendly process for the removal of organic pollutants. Nalidixic acid (NAL), an ionizable quinolone antibiotic known for being persistent and recalcitrant to classical treatments, was used as a model contaminant.We synthesized large surface area single-cristalline nanomagnetite with high NAL sorption ability (98%) under anoxic conditions. Furthermore, a desorption protocol was developed to recover the sorbed amount of NAL in order to measure the degradation percentage.Moreover, under oxic conditions, the model contaminant was transformed, up to nearly 60% and 80 % after a 30 and 90 minutes exposure to air bubbling, respectively. Five by-products issuing from the nalidixic acid oxidative degradation were identified by liquid chromatography-mass spectrometry and a degradation pathway was suggested. X-ray powder diffraction and Iron K-edge X-ray absorption spectroscopy were used to investigate mineralogical and iron redox changes in the solid phase over the course of the reaction. Magnetite was oxidized (up to about 40%) into maghemite, -Fe2O3, as the sole product of the oxidation, and without significant change in the size of the particles. These results, in addition to the monitoring of dissolved Fe(II), and experiences conducted in the presence of ethanol as hydroxyl radicals scavenger and at static pH, lead to a better understanding of the reaction mechanism and on the role of pH in the reaction efficiency. In conclusion, this study points out the promising potentialities of mixed valence iron oxides for the treatment of contaminated soils and wastewater by organic pollutants
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Dirany, Ahmad. "Études cinétiques et mécanistique d'oxydation/minéralisation des antibiotiques sulfaméthoxazole (SMX), amoxicilline (AMX) et sulfachloropyridazine (SPC) en milieux aqueux par procédés électrochimiques d'oxydation avancée. Mesure et suivi d'évolution de la toxicité lors du traitement." Phd thesis, Université de Marne la Vallée, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00740119.
Full textAbstract:
Suite à leur utilisation, les médicaments sont souvent partiellement métabolisés; ainsi ces substances pharmaceutiques et/ou leurs métabolites sont rejetés continuellement dans les eaux usées. Leur présence et accumulation dans les eaux naturelles constituent une pollution émergente conduisant à la perturbation des écosystèmes et l'accroissement de mal fonctionnement de la reproduction des espèces aquatiques telles que les poissons. Parmi les polluants pharmaceutiques, les antibiotiques méritent une attention particulière parce qu'ils sont utilisés en grande quantité d'une part et constituent des molécules biologiquement actives pouvant interagir avec des cibles biologiques spécifiques conduisant à l'apparition du phénomène de résistance des micro-organismes potentiellement pathogènes tels que les bactéries (vis-à-vis de ces médicaments employés pour les combattre). Une action préventive est donc indispensable pour réduire leur présence dans les milieux aquatiques naturels. Dans ce travail nous avons appliqué le procédé électro-Fenton (EF), une méthode indirecte d'oxydation électrochimique très performante, à la dégradation des polluants pharmaceutiques sélectionnés, trois antibiotiques couramment utilisés : le sulfaméthoxazole (SMX), l'amoxicilline (AMX) et sulfachloropyridazine (SCP). Le traitement des solutions aqueuses de ces antibiotiques été réalisé en milieux aqueux acide à l'aide des radicaux hydroxyles générés électrochimiquement. Les radicaux hydroxyles sont produits in situ à courant constant dans une cellule électrochimique non divisée, munie d'une cathode tridimensionnelle de grande surface spécifique (feutre de carbone) et d'une anode de Pt ou de BDD afin de suivre la cinétique d'oxydation avec les radicaux hydroxyles et la minéralisation de leurs solutions aqueuses. Ces radicaux sont générés à travers la réaction de Fenton : H2O2 + Fe2+ + H+ → Fe3+ + H2O + *OH dans laquelle les réactifs générés (H2O2) ou régénéré (Fe2+ en tant que catalyseur) électrocatalytiquemment. L'influence des différents paramètres sur la cinétique de dégradation des antibiotiques et sur la cinétique de minéralisation des solutions d'antibiotiques a été étudiée. L'effet co-catalytique des ions Cu2+ a été aussi examiné. Les radicaux hydroxyles formés sont des oxydantes très puissants et réagissent sur les antibiotiques en question conduisant à leur minéralisation. L'étude cinétique montre que la dégradation oxydative des trois antibiotiques suit une cinétique de réaction du pseudo-premier ordre, avec des temps de dégradation assez courts. Par exemple, avec une anode de Pt, l'oxydation complète des molécules SMX, AMX et SCP a été achevée en moins de 15 min à 300 mA. Afin d'établir les voies de dégradation avec les radicaux hydroxyles, les intermédiaires aromatiques, les acides carboxyliques formés ainsi que les ions inorganiques libérés dans la solution lors du traitement ont été identifiés et leur évolution dans le temps a été suivie. Les valeurs des constantes de vitesse des réactions entre les *OH et les antibiotiques et leurs intermédiaires ont été déterminés par la technique de cinétique de compétition à l'aide d'un composé de référence, l'acide p-hydroxybenzoϊque. L'efficacité du procédé d'oxydation anodique (OA) avec une anode Pt et BDD à titre comparatif avec le procédé électro-Fenton a été aussi étudiée. L'efficacité de minéralisation des solutions aqueuses d'antibiotique à été évaluée par mesure du carbone organique total (COT). Le suivi de la toxicité lors du traitement des solutions d'antibiotiques par la méthode Microtox®, (une méthode basée sur la mesure de la luminescence des bactéries marines Vibrio fischeri) a montré la formation des intermédiaires plus toxiques que les molécules mères. L'ensemble des résultats obtenus confirme l'efficacité du procédé électro-Fenton pour la dépollution des effluents aqueux chargés d'antibiotiques.
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Ozcan, Ali. "DEGRADATION DES POLLUANTS ORGANIQUES PAR LA TECHNOLOGIE ELECTRO-FENTON." Phd thesis, Université de Marne la Vallée, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00742451.
Full textAbstract:
Une étude détaillée a été effectuée sur l'utilisation de la technique électro-Fenton pour l'oxydation de quelques polluants organiques persistants (POP) dans le but du traitement des eaux usées. Cette technique génère, in situ et de manière électrocatalytique, les radicaux hydroxyles (OH) afin de les utiliser pour oxyder la polluants organiques. Le travail de thèse est constitué en trois parts. Dans la première partie, l'élimination de l'eau des colorants synthétiques et pesticides choisis comme polluants modèles a été effectuée en utilisant une cathode en feutre de carbone. Les cinétiques d'oxydation des colorants synthétiques (Acide Orange 7 et Bleu Basique 3) et des pesticides (picloram, prophame, azinphos-méthyl et clopyralid) ont été déterminées. La cinétique de minéralisation des solutions aqueuses des polluants organiques en question a été suivie par des analyses de carbone organique totale (COT) et demande chimique en oxygène (DCO). Une minéralisation quasi-totale a été obtenue dans tous les cas. L'identification et la quantification des sousproduits d'oxydation des colorants synthétiques et pesticides ont été effectuées par les techniques d'analyse suivantes: Chromatographie liquide à haute performance (CLHP), chromatographie en phasegazeuse-spectrométrie de masse (GC/MS), chromatographie liquide à haute performances-péctrométrie de masse (HPLC/MS) et chromatographie ionique. Ces analyses systématique ont mis en évidence que les polluants organiques initiaux ont sont convertis en trois formes d'intermédiaires réactionnels; intermédiaires organiques, acides carboxyliques à courte chaîne et ions inorganiques. Basé sur l'identification ces des intermédiaires réactionnels, une schéma de minéralisation plausible a été proposé pour chaque colorant et pesticide étudié. Dans la deuxième partie de l'étude, la capacité de production de peroxyde d'hydrogène (H2O2) de la cathode en éponge de carbone comme matériau original de cathode pour la technique électro-Fenton a été étudiée pour la première fois. Les résultats obtenus ont indiqué que le l'éponge de carbone possède une capacité de la production d'H2O2 trois fois plus élevée par rapport à la cathode classique (feutre de carbone). La troisième et dernière partie de cette thèse a été consacrée à l'étude de l'efficacité et l'utilisation en électro-Fenton d'une anode de nouvelle génération, le diamant dopé au bore (BDD pour "Boron Doped Diamond"). Tout d'abord, l'efficacité d'oxydation et la capacité de minéralisation de l'anode BDD ont été examinées sur l'herbicide propham dans les conditions d'oxydation anodique. Ensuite, la combinaison de cathode en feutre de carbone et l'anode BDD dans la technique électro-Fenton a été examinée. Les résultats obtenus ont montré que cette combinaison conduit aux résultats significativement meilleurs que le système classique feutre de carbone - Pt. L'utilisation de l'anode BDD dans l'électro-Fenton améliore considérablement la cinétique d'oxydation et l'efficacité de minéralisation des polluants organiques et en particulier des acides carboxyliques tels que les acides oxalique et oxamique qui résistent à la minéralisation dans le cas de l'anode Pt.
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Baïliche, Zohra. "Synthèse de nanoparticules d'or supportées sur oxyde mésoporeux : Application à l'oxydation de composés organiques volatils modèles." Thesis, Littoral, 2013. http://www.theses.fr/2013DUNK0350.
Full textAbstract:
L’obtention de nanoparticules d’or nécessite le contrôle de nombreux paramètres et la compréhension du mode d’interaction entre l’or et le support. Pour cela, le choix du support est très important. Le premier volet de la thèse concerne la préparation contrôlée des catalyseurs à base d’or supporté sur les oxydes mésoporeux réductibles TiO₂, CeO₂ et Fe₂O₃ synthétisés via deux stratégies Soft et hard template en utilisant respectivement comme agents structurants le tribloc copolymère (Pluronic 123) et la silice mésoporeuse SBA-15. Les différentes techniques de caractérisation mettent bien en évidence que le taux de dépôt de l’or dépend de la concentration initiale de HAuCl₄, de la méthode de préparation (DPU, DP NaOH), de la teneur en or visée et de la nature du support ; Ces résultats sont à relier à la spéciation des espèces or en solution en fonction du pH final de la solution. Les taux de dépôt de l’or sont plus importants sur CeO₂ et ceci quelle que soit la teneur en or visée dans ce travail. Une dispersion très élevée est obtenue (la taille moyenne des particules d’or est de 2nm) sur les catalyseurs à 1% et 2%Au/CeO₂ préparés par la méthode DPU et calcinés à 400°C. Le deuxième volet de cette étude concerne l’oxydation en phase gaz d’une molécule organique modèle le toluène et l’oxydation en phase liquide d’une molécule organique modèle le phénol par des réactions de type Fenton et photo Fenton. Dans l’oxydation du toluène en phase gazeuse, les catalyseurs à base d’or supportés sur oxydes mésoporeux sont totalement sélectifs en CO₂ et H₂O. Les performances catalytiques dépendent des conditions de synthèse des catalyseurs et de la nature de l’oxyde utilisé ; le catalyseur 1%Au/CeO₂ est très actif et très stable au cours de quatre cycles successifs et au cours du temps. L’oxydation en phase liquide d’une molécule organique modèle le phénol par des réactions de type Fenton et photo Fenton a été effectuée sur les catalyseurs FeSBA-15 synthétisés via différentes stratégies : introduction du fer par voie postsynthétique et par voie hydrothermale en milieu faiblement et fortement acide respectivement à pH=6 et pH=3. Les performances catalytiques dépendent du rapport Si/Fe et de la taille des particules des espèces de fer, la taille des particules étant directement liée à la stratégie de synthèse des catalyseurs. Le catalyseur FeSBA-15(Si/Fe=60) synthétisé à pH=6 est un candidat potentiel dans la dégradation de polluants organiques par procédé Fenton et photo-Fenton en milieu neutreWell dispersed gold nanoparticles are the key to obtain an active gold catalyst. Obtaining gold nanoparticles requires control of many parameters and understanding of the interaction mode between gold and the support. For this reason the choice of the support is very important. The first part of this thesis concerns the controlled preparation of gold catalysts supported on reducible mesoporous oxides TiO₂, CeO₂ and Fe₂O₃ synthesized via two strategies Soft and Hard template using respectively. triblock copolymer (Pluronic 123) and mesoporous silica SBA-15 as template. This study clearly shows that the gold loading depends on the initial concentration of HAuCl₄, the method of preparation (DPU DP NaOH), theoretical gold content and the nature of the support. These results are to relate to the gold speciation which is a function of pH of the solution. The gold loading is higher on CeO₂ than on TiO₂ and Fe₂O₃ whatever the theoretical gold content. Very high gold dispersion is obtained (the gold particle size is 2 nm) on 1wt% and 2wt% Au/CeO₂ prepared by DPU and calcined at 400°C. The second part of this study concerns the toluene oxidation in the gas phase on Au/mesoporous oxide catalysts and the Fenton and photo-Fenton degradation of phenolic aqueous solutions by H₂O₂ on FeSBA-15 catalysts prepared following different synthesis routes, direct synthesis by adjusting pH at 3 and 6 and with post synthesis procedure. In the toluene oxidation in the gas phase Au/mesoporous oxide catalysts are totally selective for CO₂ and H₂O. The catalytic performances depend on the synthesis conditions of catalysts and the support; the 1wt% Au/CeO₂ catalyst is very active and exhibits a long-term stability. In the Fenton and photo-Fenton degradation of phenolic aqueous solutions the catalytic performances depend on the Si/Fe ratio and the particle size of the iron species, the particle size being directly related to the synthesis strategy of the catalysts. The catalyst FeSBA-15 (Si/Fe = 60) synthesized at pH = 6 is a potential candidate in the degradation of organic pollutants by Fenton and photo-Fenton process in neutral medium
م لخصمسقني لمعلا يف هذه ةحورطألا ىلإ نيئزج:OiT 2ب وا سطة OeC 2و , Fe2O ي خ تص الاول ال ق سم ب تح ض يرمح فزات من ال ذهبن وع من م يزوب ري ة ب مواد مدعم 3ان واع مخ ت لف ال تح ض ير. ت شخ يص ف ي ال م س ت عم لة ال ت ق ن يات مخ ت لفت ب ين ال مح ضرة ل مح فزات انال دعم ط ب ي عة ك ذا و ال مح فز ت ح ض ير وطري قة HAuCl ت ر سب معدل ي ت ع لق ل ذه با ت رك يز ع لى 4ي ع ضو جزيء و سطغازي enèuloT أك سدة ف ي ال مواد هذه ب تط ب يق ي ت ع لق ال ثان ي ال ق سم ف يال مح فز ت ح ض ير Ò طرق ك ذا و ل ت فاعل هذا ع لى ال مؤث رة ل عوامل ب درا سة ق م نا سال فا ال مذك ورة ل لمح فزات ال ف عال ية ع لان واع مخ ت لف ب وا سطة FeSBA- ي ع ضو جزيء lonehP ت فاعل ب وا سطة notneF سائ ل و سط ف ي وعمن 51 ن مح فزات ع لىوHp ال و سط Si/Fe قلعتي ةبسنب FeSBA- ريضحتلا.ادأء 1515FeSBA-15, Fenton, Phenol, Toluène, TiO و 2 CeO2, Fe2O3, SBA- ال ك لمات ال م ف تاح ية ׃م يزوب وري ة
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Görkem, Balci Beytül. "Procédé électro-Fenton : développement et application à la dégradation d'herbicides atrazine, glyphosate et sulcotrione, et à la dépollution d'un effluent agricole." Université de Marne-la-Vallée, 2007. http://www.theses.fr/2007MARN0390.
Full textAbstract:
Cette étude porte sur l’application d’un procédé électrochimique d’oxydation avancée, le procédé électro-Fenton, au traitement des eaux usées contenant des polluants organiques persistants tels que les herbicides. Un oxydant très fort, le radical hydroxyle, est généré in situ de manière électrocatalytique. Ce radical est capable d’oxyder n’importe quel molécule organique jusqu’au stade ultime d'oxydation, c'est-à-dire la minéralisation (transformation en CO2 et H2O). La dégradation/minéralisation de trois herbicides (atrazine, glyphosate et sulcotrione) a fait l’objet de ce travail. L’atrazine est un herbicide qui a été très largement utilisé dans le passé et interdit récemment en France à raison de son impact négatif sur l’environnement. L’atrazine et le glyphosate constituaient les polluants chroniques des eaux de surfaces et souterrains des deux dernières décennies. L’atrazine et ses métabolites seront présents dans les eaux encore pendant plusieurs années. Le glyphosate, qui a été présenté comme une molécule biodégradable initialement, s’est révélé très toxique et persistant au travers de son métabolite l’AMPA. L’atrazine et le glyphosate sont bien connus comme herbicides problématiques quant à leur traitement. L’atrazine est une des molécules rare qui résiste à la minéralisation par les procédés d’oxydation avancée. Quant au glyphosate, sa dégradation est très peu étudiée à cause de difficulté d’analyse. Après avoir optimisé les paramètres opératoires du procédé électro-Fenton (nature et concentration du catalyseur, l’utilisation d’une anode en diamant dopé au bore à la place de Pt, etc. ) afin d’augmenter son efficacité, nous l’avons appliqué au traitement des solutions aqueux d’herbicides. En premier lieu, nous avons identifié et effectué le suivi quantitatif des intermédiaires réactionnels aromatiques et aliphatiques formés lors du traitement. La libération des ions minéraux a été mise en évidence par chromatographie et leur évolution au cours de l’électrolyse a été suivie. L'efficacité de minéralisation des solutions traitées a été déterminée par l’analyse du carbone organique total. Dans le cas de l'atrazine, un taux de minéralisation de 81 % a été obtenu. Un taux si élevé n'est jamais rapporté par un procédé d'oxydation avancée. L’étude cinétique de la dégradation des herbicides étudiés a permis de déterminer les constantes de réaction apparentes de dégradation par les radicaux hydroxyles. Les constantes de vitesse absolue (kabs) de réaction des radicaux hydroxyles sur les herbicides étudiés ont été mesurées par la mise en oeuvre de la méthode de cinétique de compétition. Les valeurs de (2,58 ± 0,4) x 10 [exposant] 9 M-1s-1, (2,9 ± 0,4) x 10 [exposant] 9 M-1s-1 et (3,64± 0,4) x 10 [exposant] 9 M-1s-1 ont été trouvées respectivement pour l’atrazine, la sulcotrione et le glyphosate. Le procédé électro-Fenton a été aussi appliqué au traitement d'un effluent réel, un cocktail de pesticides viticoles, fourni par le Lycée Agricole de Libourne. Une minéralisation quasi-totale a été obtenue sans ajout de catalyseur et sans barbotage de l'oxygèneThis study concerns the application of an electrochemical advanced oxidation process, namely the "electro-Fenton process", to treatment of waste water containing the persistent organic pollutants such as herbicides. A very strong oxidant, the hydroxyl radical, is generated in situ in electrocatalytic way. This radical is able to oxidize any organic molecule until the ultimate oxidation stage, i. E. Mineralization (transformation into CO2 and H2O). Degradation/mineralization of three herbicides (atrazine, glyphosate and sulcotrione) was the subject of this work. Atrazine was very largely used herbicide in the past and prohibited recently in France because of its negative impact on the environment. During the two last decades atrazine and glyphosate constituted the chronic pollutants of surface and underground waters. Atrazine and its metabolites will be present in water still during several years. The glyphosate which was presented initially as a biodegradable molecule appeared very toxic and persistent through its principal metabolite the AMPA. Atrazine and glyphosate are well-known as problematic herbicides for their treatment. Atrazine is one of the rare molecules which resist to mineralization by the advanced oxidation processes. As for the glyphosate, there is very few on its degradation because of analytical difficulties. After having optimized the operational parameters of the electro-Fenton process (nature and concentration of the catalyst, the use of a boron doped diamond (BDD) instead of Pt, etc. ) in order to increase its efficiency, we applied it to treatment of the aqueous solutions of selected herbicides. Initially, we identified and carried out the quantitative follow-up of the aromatic and aliphatic reaction intermediates formed during current controlled electrolysis. The release of the mineral ions was measured by ion chromatography and their evolution during electrolysis was followed. The mineralization efficiency of treated solutions was determined in term of total organic carbon (TOC) measurements. In the case of the atrazine, a mineralization ratio of 81% was obtained. Such mineralization efficiency was never reported by an advanced oxidation process. The degradation kinetics study of the herbicides under examination permitted to determine the apparent rate constants (kapp) of the reactions between herbicides and hydroxyl radical. The absolute rate constants (kabs) of degradation reactions of studied herbicides were determined by employing the competition kinetics method using a standard molecule for which kabs is known. The values of (2,58 ± 0,4) x 10 [exposant] 9 M-1s-1, (2,9 ± 0,4) x 10 [exposant] 9 M-1s-1 et (3,64± 0,4) x 10 [exposant] 9 M-1s-1 were found respectively for the atrazine, the sulcotrione and the glyphosate. The electro-Fenton process was also applied to treatment of a real effluent, a cocktail of wine pesticides for wine growing, provided by the Agricultural college of Libourne. A quasi-total mineralization was obtained without catalyst addition and oxygen
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Delsarte, Isabelle. "Dégradation des dioxines ou du benz[a]pyrène par une approche tripartite : oxydation chimique / oxydation biologique par des champignons telluriques saprotrophes / amidon difonctionnalisé aux propriétés surfactantes." Thesis, Littoral, 2017. http://www.theses.fr/2017DUNK0447/document.
Full textAbstract:
Ce travail de thèse est axé sur l'élaboration de techniques de bioremédiation des sols contaminés par les Polluants Organiques Persistants (POP) en particulier sur deux familles de polluants : les Hydrocarbures Aromatiques Polycyliques et les dioxines (PCDD/F). La dégradation des POP présente deux obstacles majeurs à l'efficacité des traitements biologiques par voie fongique : la faible biodisponibilité des POP et la difficulté d'amorcer l'oxydation de molécules aussi stables chimiquement. Afin de lever ces verrous technologiques, nous proposons de coupler une oxydation chimique douce à l'oxydation biologique par les champignons telluriques saprotrophes et d'utiliser l'amidon pour améliorer la proximité spatiale entre le polluant et les réactifs d'oxydation. La première partie de ce travail de thèse consiste à fonctionnaliser de l'amidon de pomme de terre par la 1,4-butane sultone et l'anhydride 2-octén-1-ylsuccinique selon différentes conditions de synthèses. En comparaison avec l'amidon natif, un des produits obtenus, P9*, possède des propriétés surfactantes très intéressantes pour notre étude. En effet, P9* augmente la solubilité aqueuse de l'amidon par un facteur de 35 (22,60 g.L⁻¹) et stimulent 33 fois la solubilisation aqueuse du benzo[a]pyrène (BaP). Pour la seconde partie, l'utilisation d'un système d'étude simplifié où le champignon est cultivé en milieu minéral en conditions axéniques nous a permis de déterminer les paramètres (souche fongique, type et dose d'oxydant chimique) optimaux pour l'élaboration d'une méthode de dégradation des POP au laboratoire. Des études comparatives de dégradation du BaP sont donc réalisées in vitro par différents processus d'oxydation chimique (réaction de Fenton) et/ou biologique. Le couplage des deux procédés conduit à une dégradation du PaP de 40,0%. De plus, l'encapsulation du BaP par les nanosphères d'amidon P9* permet une dégradation du polluant de 64,6% par le réactif de Fenton. Deux souches fongiques (Penicillium brasilianum et Fusarium solani) sont ensuite utilisées pour des essais de dégradation conduits au laboratoire en microcosmes de sols historiquement contaminés par les PCDD/F. L'inoculation de la souche endogène P. brasilianum en présence de copeaux de carton comme agent structurant a conduit à une diminution de la toxicité des PCDD/F de 40,5% après seulement 2 mois d'incubation par rapport au sol témoin. Ce travail de thèse ouvre ainsi de nouvelles perspectives de techniques de remédiation des sols pollués par les POP à faible coût économique et respectueuses de l'environnementThis thesis work deals with the development of bioremediation techniques for contaminated soils by Persistent Organic Pollutants (POPs) such as : Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and dioxins (PCDD/F). The degradation of POPs has two main obstacles to efficient biological treatments by fungi : the low bioavailability of POPs and the difficulty of initiating the oxydation of molecules as stable as others. To overcome these technological barriers, we propose to couple a mild chemical oxidation to biological oxidation by saprotrophic telluric fungi and to use starch to improve the spatial proximity between the pollutant and oxidizing reagents. The first part of this study is to functionalize native potato starch by 1,4-butane sultone and 2-octenyl-1-succinic anhydride according to different synthesis conditions. In comparison with native starch, one of the processed products, P9*, has very interesting surfactant properties for our study. Indeed, P9* increases starch apparent aqueous solubility by a factor of 65 (22.60 g.L⁻¹) and stimulates 33-fold benzo[a]pyrene (BaP) aqueous solubilization. For the second part, the use of a simplified study system where the fungus is cultivated in mineral medium under axenic conditions allowed us to determine the best parameters (fungal strainsn type and dose of chemical oxydant) for the development of a POPs degradation method in the laboratory. Comparative studies of BaP degradation are therefore carried out in vitro by different processes of chemical (Fenton's reagent) and/or biologial oxidation. The coupling of the two processes leads to a BaP degradation of 40.0%. Moreover, the BaP encapsulation by starch nanospheres P9* allows a pollutant degradation of 94.6% by the Fenton reagent. Two fungal strains (Penicillium brasilianum and Funsarium solani) are then used for the degradation lab experiment in historically PCDD/F contaminated soil microcosms. the inoculation of the endogene strain P.brasilianum in presence of cardboard chips as a bulking agent led to a decrease in PCDD/F toxicity of 40.5% after only two months of incubation compared to the controm soil. This PhD work draws new perspectives for remediation techniques of contaminated soils by POPs that are cost-effective and environmentally friendly
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EDELAHI, Mohamed Chakib. "Contribution à l'étude de dégradation in situ des pesticides par procédés d'oxydation avancés faisant intervenir le fer. Application aux herbicides phénylurées." Phd thesis, Université de Marne la Vallée, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008352.
Full textAbstract:
Les procédés dits d'oxydation avancés (POA) permettent la dégradation totale (minéralisation) en milieu aqueux des molécules organiques toxiques pour l'homme et pour l'environnement. Le procédé Electro-Fenton qui fait partie des POA est appliqué dans le cadre de ce travail à la minéralisation des solution aqueuses d'herbicides chlorophénylurées. Les performances de ce procédé ont été comparés avec d'autres procédé POA fraisant intervenir les ions de fer (ferreux ou ferriques) tels que le réactif de Fenton et le procédé photo-Fenton.Dans le cas des molécules étudiées (diuron, monuron et fénuron), il a été montré que le taux de minéralisation par le procédé Fenton (Fe2+/H2O2) augmente avec l'augmentation des doses des réactifs et du temps de réaction. Dans le cas de la dégradation photochimique (irradiation UV), la vitesse de dégradation et le taux de minéralisation sont très faibles. La vitesse de dégradation des molécules mères et le taux de minéralisation des solutions d'herbicides étudiés peuvent être significativement augmentés par le couplage de la photochimie le réactif de Fenton (Fe2+/ H2O2). Ce couplage permet aussi de diminuer la durée d'irradiation et faire économiser d'énergie. Dans le cas du procédé Electro-Fenton, la cinétique de dégradation et de minéralisation dépend des paramètres expérimentaux tels que la concentration du catalyseur, l'intensité du courant appliqué, le pH du milieu, etc.
La réactivité des chlorophénylurées vis-à-vis des radicaux hydroxyles varie en fonction du nombre d'atomes de chlore substitués sur le cycle aromatique. La vitesse de réaction de dégradation croît dans l'ordre suivant : diuron (2 Cl substitués), monuron (1 Cl substitué) et fénuron (sans Cl substitué. L'étude de la minéralisation de ces herbicides a montré que les taux d'abattement de carbone organique en terme de DCO dépassent les 90% pour une durée de traitement de 3 heures dans le cas du procédé Electro-Fenton. Le mécanisme de minéralisation des herbicides chlorophénylurées est initié par l'attaque des radicaux hydroxyles de la molécule de départ sur deux sites : le groupement N-terminal et le cycle aromatique générant des sous-produits. Plusieurs sous-produits de dégradation aromatiques qui sont principalement issus d'une oxydation du groupement N-terminal suivie d'une hydroxylation du cycle aromatique et de substitution d'atomes de chlore sur le cycle aromatique ont été identifiés. Des oxydations successives mènent à l'ouverture oxydante du cycle aromatique avec la formation des acides carboxyliques et ions minéraux.
Une comparaison des performances de minéralisation par les différents procédés étudiés a montré que les procédés photo-Fenton et Electro-Fenton permettent d'atteindre des taux de minéralisation très important (de l'ordre de 93%). Le procédé Electro-Fenton semble être favorisé avec non utilisation de réactifs chimiques et une faible consommation d'énergie électrique.
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Özcan, Ali. "Degradation of hazardous organic compounds by using electro-fenton technology." Phd thesis, Université Paris-Est, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00601213.
Full textAbstract:
In this thesis, a detailed investigation has been carried out on the use of electro-Fenton technique for the oxidation of the some persistent organic pollutants for the sake of water remediation. This technique produces *OH radicals electrocatalytically and uses them to oxidize the organic pollutants. The overall study can be divided into three parts. In the first part, the removal of selected synthetic dyes and pesticides from water was investigated by using carbon felt (CF) cathode. The oxidation kinetics of the synthetic dyes (Acid Orange 7 and Basic Blue 3) and pesticides (picloram, propham, azinphos-methyl and clopyralid) were determined. Mineralization kinetics of the related organic pollutants in aqueous medium was followed by total organic carbon and chemical oxygen demand analysis. The overall mineralization was obtained in all cases. Identification and quantification of the oxidation by-products of the given synthetic dyes and pesticides were performed by high performance liquid chromatography, gas chromatography-mass spectrometry, liquid chromatography-mass spectrometry and ion chromatography. These systematic analysis showed that the initial organic pollutants were converted into three intermediate forms; organic intermediates, short-chain aliphatic carboxylic acids and inorganic ions. Based on the intermediates identified, a plausible mineralization pathway was proposed for each dye and pesticide.In the second part of the study, the H2O2 production ability of carbon sponge (CS) as a novel cathode material for the electro-Fenton technique was investigated for the first time in the literature. The obtained results indicated that CS has a H2O2 production ability three times higher than the classical cathode CF.In the third and last part, the efficiency of boron doped diamond (BDD) as an anode in the electro-Fenton technique was investigated. Firstly, the oxidation and mineralization ability of BDD was tested for herbicide propham in anodic oxidation conditions. Then, the combination of CS and BDD electrode in the electro-Fenton technique was examined. The obtained results indicated that this combination allowed the most efficient results throughout the thesis. Moreover, the use of BDD anode in the electro-Fenton technique had considerable effect on the oxidation and mineralization of organics and especially carboxylic acids such as oxalic and oxamic acids which were highly resistant to mineralization in the case of Pt anode
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Kamagate, Mahamadou. "Adsorption et oxydation des antibiotiques quinolones et fluoroquinolones sur oxydes métalliques naturels et synthétiques." Rennes, Ecole nationale supérieure de chimie, 2017. http://www.theses.fr/2017ENCR0045.
Full textAbstract:
Ce travail s’est inscrit dans une étude de valorisation des oxydes purs (oxyde de manganèse et goethite) synthétisés au laboratoire qui se trouvent dans la latérite et la latérite naturelle provenant de la Côte d’ivoire pour l’élimination des composés pharmaceutiques (antibiotiques) dans l’eau. L’objectif principal de cette thèse était d’étudier les mécanismes d’adsorption et d’oxydation vis-à-vis des antibiotiques (fluoro)quinolones dans le cas de (i) oxydes métalliques synthétiques (oxyde de manganèse et goethite) et (ii) la latérite qui est un sol naturel provenant de la Côte d’ivoire. Pour ce faire, des études d’adsorption et de transformation de ces contaminants ont été menées sur l’oxyde de manganèse et la goethite ayant des potentiels redox élevés. ATR-FTIR et la modélisation mécanistique (PHREEQC) ont mis en évidence les mécanismes d’interaction entre l’interface Oxyde/solution contaminée, et donc fournissant des informations nécessaires à la compréhension du devenir de la fluméquine dans l’environnement. Pour le procédé d’oxydation avancée, la prééquilibration entre la norfloxacine (NOR) et MnO2 a permis une minéralisation complète (100%) pour le système (UVA/Persulfate)/MnO2. Le procédé d’oxydation photo-Fenton hétérogène utilisant la latérite comme catalyseur a montré une meilleure élimination des contaminants émergents et une bonne stabilité structurale du catalyseur au cours de plusieurs cycles de traitement. Les modèles Langmuir et Langmuir-Hinshelwood utilisés, ont également montré que la vitesse apparente de la réaction hétérogène est dominée par la vitesse de réactions chimiques de surface intrinsèque, y compris la sorption et la réduction induite par la lumière du Fe (III), qui sont essentielles pour améliorer la réaction d'oxydation. Une bonne élimination a été observée pour la ciprofloxacine dans une eau contaminée synthétique avec un nouvel oxydant (Persulfate). Par contre, l’élimination des autres contaminants ont été légèrement affectée par les composants de l’eau usée synthétique. Malgré le changement d’oxydant, la latérite demeure stable après plusieurs cycles d’oxydationThis work was part of a valorization study, on the one hand, pure oxides (manganese oxide and goethite) synthesized in the laboratory containing in the laterite and, on the other hand, natural laterite collected from an african country (Ivory Coast) upon the elimination of pharmaceutical compounds (antibiotics) in water. The main objective of this thesis was to study the adsorption and oxidation mechanisms with respect to (fluoro) quinolone antibiotics in the case of (i) synthetic metal oxides (manganese oxide and goethite) and (ii) laterite, which is a natural soil from Ivory Coast. To do this, adsorption and transformation studies of these contaminants have been carried out on some oxides included in laterite, such as manganese oxide and goethite because of their reactivity to pollutants and their stability. ATR-FTIR and mechanistic modeling (PHREEQC) have highlighted the interaction mechanisms between the Oxide/contaminated solution interface, and thus provide information needed to understand the fate of flumequine in the environment. For the advanced oxidation process, the pre-equilibrium between norfloxacin (NOR) and MnO2 allowed complete mineralization (100%) of norfloxacin in the UVA/Persulfate/MnO2 system. Heterogeneous photo-Fenton process using laterite as catalyst has showed a better elimination of emerging contaminants and a good structural stability of the catalyst during several treatment cycles. The Langmuir and Langmuir-Hinshelwood models have also shown that the apparent velocity of the heterogeneous reaction is dominated by the rate of intrinsic surface chemical reactions, including sorption and Fe (III) reduction induced by the light, which are essentials for improving the oxidation reaction. A good elimination was observed for ciprofloxacin in synthetic wastewater with a new oxidant (Persulfate). On the other hand, the removal of the others contaminants was slightly affected by synthetic wastewater components. Despite the change of oxidant, the laterite remains stable after several cycles of oxidation
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Feng, Ling. "Advanced oxidation processes for the removal of residual non-steroidal anti-inflammatory pharmaceuticals from aqueous systems." Thesis, Paris Est, 2013. http://www.theses.fr/2013PEST1109/document.
Full textAbstract:
La thèse a porté principalement sur la mise en œuvre de procédés d'oxydation avancée permettant l'élimination de trois anti-inflammatoires non stéroïdiens, le kétoprofène, le naproxène et le piroxicam dans l'eau. Ces trois composés sont parmi les médicaments les plus utilisés, dont la présence dans les eaux naturelles présente potentiellement un risque toxicologique. En raison de la faible efficacité d'élimination des produits pharmaceutiques par les stations traditionnels de traitement des eaux usées, les scientifiques se sont mis à la recherche de technologies de traitements efficaces et respectueuses de l'environnement. Les procédés d'oxydation avancée, comme l'ozonation-biofiltration, l'électro-Fenton et l'oxydation anodique peuvent permettre d'atteindre la destruction presque complète des polluants étudiés et de ce fait ils ont suscité un intérêt grandissant au cours des deux dernières décennies. Tout d'abord, ce travail s'intéresse à l'élimination de certains produits pharmaceutiques dans des solutions synthétiques préparées dans l'eau de robinet à l'aide des procédés électro-Fenton et oxydation anodique dans une cellule électrochimique équipée d'une anode de platine ou de diamant dopé au bore et d'une cathode de feutre de carbone. Cette étude a été menée à l'échelle du laboratoire. Les vitesses d'élimination des molécules pharmaceutiques ainsi que le degré de minéralisation des solutions étudiées ont été déterminées sous différentes conditions opératoires. Pendant ce temps, les sous-produits de l'oxidation générés au cours de la minéralisation ont également été identifiés, ce qui nous a permis de proposer les voies d'oxydation possible pour chaque composé pharmaceutique en présence du radical hydroxyl •OH. Enfin, l'évolution de la toxicité au cours des traitements a été suivie en utilisant la méthode Microtox, basée sur l'inhibition de la fluorescence des bactéries Vibrio fischeri. Dans la deuxième partie de ce travail de thèse, les trois anti-inflammatoires non stéroïdiens ont été ajoutés dans une eau déminéralisée ou dans une eau de surface. Ces eaux ont été traitées à l'aide de différentes doses d'ozone; puis le traitement à l'ozone à été combiné à un traitement biologique par biofiltration. Un biofilm biologique déposé à la surface d'un filtre de charbon actif a été utilisé pour déterminer la biodégradabilité des sous-produits d'oxydation formés dans les eaux de surface ozonée. L'identification des intermédiaires formés lors des processus de traitement et des contrôles de toxicité bactérienne ont été menées pour évaluer la voie de dégradation des produits pharmaceutiques et des effets biologiques potentiels, respectivementThe thesis mainly focused on the implementation of advanced oxidation processes for the elimination of three non-steroidal anti-inflammatory drugs-ketoprofen, naproxen and piroxicam in waters. The three compounds are among the most used medicines, whose presence in waters poses a potential ecotoxicological risk. Due to the low pharmaceuticals removal efficiency of traditional wastwater treatement plants, worldwide concerns and calls are raised for efficient and eco-friendly technologies. Advanced oxidation processes, such as ozonation-biofiltration, electro-Fenton and anodic oxidation processes, which attracted a growing interest over the last two decades, could achieve almost complete destruction of the pollutants studied. Firstly, removal of selected pharmaceuticals from tap water was investigated by electrochemical advanced oxidation processes “electro-Fenton” and “anodic oxidation” with Pt or boron-doped diamond anode and carbon felt cathode at lab-scale. Removal rates and minieralization current efficencies under different operatioanl conditions were analysed. Meanwhile, intermediates produced during the mineralization were also identified, which helps to propose plausible oxidation pathway of each compound in presence of •OH. Finally, the evolution of the global toxicity of treated solutions was monitored using Microtox method, based on the fluorescence inhibition of Vibrio fischeri bacteria. In the second part, the three nonsteroidal anti-inflammatory molecules added in organics-free or surface water were treated under varying ozone treatment regimes with the quite well established technology ozone/biofiltration. A bench-scale biological film was employed to determine the biodegradability of chemical intermediates formed in ozonized surface water. Identification of intermediates formed during the processes and bacterial toxicity monitoring were conducted to assess the pharmaceuticals degradation pathway and potential biological effects, respectively
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Tarkwa, Jean-Baptiste. "Elimination des polluants organiques des effluents industriels aqueux par plasma non-thermique de type glidarc et le procédé photo-Fenton : optimisation des procédés et mécanisme d’oxydation des polluants." Thesis, Paris Est, 2019. http://www.theses.fr/2019PESC2020/document.
Full textAbstract:
Cette étude a porté sur l’application de deux procédés d’oxydation avancée photochimiques (plasma d’air humide type glidarc et photo-Fenton) pour le traitement des solutions aqueuses de 4-Chlorophenol et d’Orange G. Les analyses spectroscopique, UV-vis et chromatographique (chromatographie liquide à haute performance) ont été employées pour suivre la dégradation des polluants tandis que le niveau de minéralisation de leur solution a été évalué par la mesure du carbone organique total grâce à un COT-mètre. Le dosage des ions inorganiques a été effectué par chromatographie ionique. Le catalyseur solide (latérite) a été caractérisé par spectroscopie d’absorption atomique, la méthode BET, la diffractométrie aux rayons X (DRX) et les spectroscopies IR et RAMAN. L’étude de l’oxydation du 4-chlorophenol et de l’Orange G par le procédé photo-Fenton a été consacrée à l’optimisation des conditions opératoires de dégradation et de minéralisation. Ainsi, une dégradation complète (100%) de 0,2 mM de 4-Chlorophenol est notée en seulement 4 min de traitement dans les conditions optimales établies (pH = 3 ; 0,1 mM Fe3+ et 6 mM H2O2) ; soit un rapport, R = [H2O2]/[Fe3+] de 60. En revanche, R = 20 à 0,1 mM Fe3+, constitue l’optimum pour la minéralisation, soit 81 % après 180 min de traitement. Au cours de l’oxydation de l’Orange G, l’optimisation s’est basée sur l’utilisation des constantes cinétiques apparentes de dégradation. Ainsi, nous avons établis un rapport optimum de réactifs de Fenton, R = [H2O2]/ [Fe3+] = 13,8 ; soit 6 mM de H2O2 et 0,435 mM de Fe3+. Dans ces conditions, une dégradation complète (100%) de l’Orange G est obtenue en 5 min et une minéralisation de 93 % après 180 min de traitement. Sur la base des produits intermédiaires (aromatiques et aliphatiques) et des ions inorganiques identifiés, il a été proposé un mécanisme de minéralisation de chacun des polluants par les radicaux hydroxyles. L’étude de la dégradation de l’Orange G par le plasma glidarc a visé l’amélioration des performances du glidarc en optimisant les conditions opératoires afin de réduire le coût énergétique. Pour cela, deux catalyseurs (Fe3+ et latérite) ont été ajoutés au système au cours du traitement. Dans les conditions optimales de traitement, des taux de (dégradation et minéralisation) de (17et 6) ; (74 et 25); (100 et 57) et (100 et 82%) ont été enregistrés respectivement en utilisant le glidarc seul ; glidarc/Fe3+(0,2 mM) ; glidarc/photo-Fenton (4 mM H2O2 + 0,2 mM de Fe3+) et glidarc/latérite (3 g L-1), après 60 min de traitement. Enfin l’analyse comparative du coût global de chaque procédé dans les conditions optimales en réactifs et pour une durée de traitement nécessaire à moins 90% de minéralisation de 0,1 mM de solution aqueuse d’Orange G a permis d’obtenir le classement suivant par ordre croissant du coût : plasma/latérite < plasma-photo-Fenton < photo-FentonThis work focused on the application of two photochemical advanced oxidation processes (humid air gliding arc plasma and photo-Fenton) for the treatment of aqueous solutions of 4-Chlorophenol and the azo dye (Orange G). UV-vis spectroscopy and high performance liquid chromatography were used to follow pollutants degradation while the degree of mineralisation of their aqueous solution was estimated using TOC-meter (SHIMADZU). Ionic chromatography was performed to measure the concentration of inorganic ions released to the solution. The solid catalyst (laterite) was characterized by atomic absorption spectroscopy, N2 adsorption/desorption BET method, X-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared and RAMAN spectroscopies. The oxidation of 4-chlorophenol and Orange G by photo-Fenton process was devoted to the optimization of degradation and mineralization operating conditions. Thus, complete (100%) degradation of 0.2 mM 4-chlorophenol is reached at only 4 min of treatment under the established optimum conditions (pH =3, 0.1 mM Fe3+ and 6 mM H2O2) corresponding to the R = [H2O2]/ [Fe3+] of 60. In contrast, R = 20 with (0.1 mM Fe3+), is the optimum ratio allowing 81 % of mineralization, after 180 min of treatment. During Orange G degradation by Photo-Fenton process, the optimization was focused on the use apparent rate constants of degradation. Thus, it was established a ratio R = [H2O2] / [Fe3+] = 13.8; either 6 mM H2O2 and 0.435 mM Fe3+. Under these conditions, a complete degradation (100%) of the Orange G was obtained at 5 min and 93% TOC removal at 180 min of treatment. From the identified organic intermediates (aromatic and carboxylic acids) and leached inorganic ions products, we proposed a plausible mechanism for oxidation of each pollutant by hydroxyl radicals. The degradation of Orange G by gliding arc plasma aimed to improve the performance of glidarc by optimizing the operating conditions in order to reduce energy cost. Therefore, two catalysts (Fe3+ and laterite) were comparatively tested during the treatment of 0.1 mM Orange G aqueous solution. Under optimal conditions, degradation (decays and mineralization) of (17 and 6); (74 and 25); (100 and 57) and (100 and 82%) were recorded respectively using glidarc alone; glidarc/Fe3+(0.2 mM); glidarc/Fe3+(0.2 mM)/H2O2(4 mM) and glidarc/laterite (3 g L-1) systems after 60 min of treatment. Finally, the comparative analysis of the overall cost of each process under optimal operating conditions and for a required time of at least 90% of mineralization of 0.1 mM Orange G aqueous solution, gave the following cost classification : plasma/laterite
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Ardo, Sandy. "Dégradation oxydative d'une quinolone par la nano-magnétite via l'interaction Fe(II) / O2." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2014. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2014PA066410.pdf.
Full textAbstract:
La magnétite, Fe3O4, est un oxyde de fer naturel à valence mixte Fe(II-III), qui sous sa forme nanométrique, a un fort potentiel d’applications technologiques dans des domaines allant de la biomédecine au traitement des eaux. Les nano-magnétites sont très efficaces pour l’adsorption ainsi que la réduction et l’oxydation de divers polluants environnementaux. Elles peuvent catalyser l’oxydation de type Fenton hétérogène induisant une dégradation efficace des polluants organiques et ceci dans un large domaine de pH. Cependant, les mécanismes impliqués restent mal connus. L’objectif principal de cette étude est d’explorer la capacité de la nano-magnétite à catalyser des réactions radicalaires de type Fenton hétérogène sans ajout d’oxydants forts, mais en utilisant uniquement l’oxygène de l’air. Ces réactions pourraient par la suite constituer la base de nouveaux procédés de remédiation efficace et éco-compatible pour l’élimination des polluants organiques dans différents compartiments de l’environnement. L’acide nalidixique, un antibiotique appartenant à la famille des quinolones, a été utilisé comme contaminant modèle, car ce composé polaire et ionisable se révèle persistant dans l’environnement et récalcitrant aux traitements classiques.Après synthèse de nano-magnétite offrant une surface spécifique élevée, la sorption de l’acide nalidixique sur ce support a été étudiée en conditions anoxiques et une adsorption supérieure à 98 % a été obtenue. En présence d’oxygène, cette sorption est suivie d’une transformation du contaminant modèle. Après désorption selon un protocole qui a été développé, un taux de dégradation d’environ 60 % a été évalué après seulement 30 minutes d’oxygénation, et 80% après 90 minutes. Cinq sous-produits de NAL ont été identifiés par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse (UHPLC-MS/MS) et un schéma de dégradation a été proposé. L’analyse de la phase solide par la diffraction des rayons X et par spectroscopie d’absorption au seuil K du fer (XANES et EXAFS) démontre une oxydation significative de la magnétite en maghémite (jusqu’à 40 %). Complétés d’une part par le suivi de la teneur en Fe(II) dissous, et des expériences réalisées en présence d’un piège à radicaux hydroxyles, et d’autres part par l’interprétation des effets du pH et de son évolution lors de la réaction, ces résultats ont permis de proposer un mécanisme réactionnel qui implique la formation des espèces réactives d’oxygène suite à l’oxydation de la magnétite.Les conclusions tirées des résultats expérimentaux prouvent les potentialités prometteuses des oxydes de fer mixte dans la remédiation des sols et eaux contaminés par des composés organiquesMagnetite, Fe3O4, is a natural mixed iron oxide Fe(II-III), that has a wide range of applications in biomedicine as well as in water treatment. Nanosized magnetite presents high capacities to adsorb and transform a wide range of contaminants via oxidative or reductive reactions. It was shown as an active catalyst for heterogeneous Fenton reactions in the removal of organic compounds under a broad range of pH. However, the mechanisms of these reactions are not well defined.The main objective of this study was to explore the nanomagnetite capacity to catalyze heterogeneous Fenton reactions in presence of dissolved oxygen, thus avoiding the use of strong chemical oxidants. These reactions could form the basis of a new efficient and eco-friendly process for the removal of organic pollutants. Nalidixic acid (NAL), an ionizable quinolone antibiotic known for being persistent and recalcitrant to classical treatments, was used as a model contaminant.We synthesized large surface area single-cristalline nanomagnetite with high NAL sorption ability (98%) under anoxic conditions. Furthermore, a desorption protocol was developed to recover the sorbed amount of NAL in order to measure the degradation percentage.Moreover, under oxic conditions, the model contaminant was transformed, up to nearly 60% and 80 % after a 30 and 90 minutes exposure to air bubbling, respectively. Five by-products issuing from the nalidixic acid oxidative degradation were identified by liquid chromatography-mass spectrometry and a degradation pathway was suggested. X-ray powder diffraction and Iron K-edge X-ray absorption spectroscopy were used to investigate mineralogical and iron redox changes in the solid phase over the course of the reaction. Magnetite was oxidized (up to about 40%) into maghemite, -Fe2O3, as the sole product of the oxidation, and without significant change in the size of the particles. These results, in addition to the monitoring of dissolved Fe(II), and experiences conducted in the presence of ethanol as hydroxyl radicals scavenger and at static pH, lead to a better understanding of the reaction mechanism and on the role of pH in the reaction efficiency. In conclusion, this study points out the promising potentialities of mixed valence iron oxides for the treatment of contaminated soils and wastewater by organic pollutants
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Guivarch, Elodie. "Traitement des polluants organiques en milieux aqueux par procédé électrochimique d'oxydation avancée "Electro-Fenton" : application à la minéralisation des colorants synthétiques." Université de Marne-la-Vallée, 2004. http://www.theses.fr/2004MARN0201.
Full textAbstract:
Ce mémoire est consacré à l'étude du développement et de l'applicabilité d'un nouveau procédé électrochimique d'oxydation avancée, appelé "procédé Electro-Fenton", pour le traitement des eaux contaminées par des colorants synthétiques. Dans cette étude, nous avons mis en évidence que la cinétique de dégradation et les rendements de minéralisation des colorants pouvaient être significativement augmentés, par variation des différents paramètres expérimentaux (pH, nature et concentration du catalyseur, valeur du courant imposé, température…). Nous avons également déterminé au cours de ce travail que les constantes cinétiques d'oxydation par les radicaux hydroxyles des colorants organiques étaient de l'ordre de 109 M-1s-1. L'identification des sous-produits d'oxydation a permis d'établir un mécanisme réactionnel plausible pour la minéralisation du malachite green et l'azobenzène. Pour tous les composés étudiés, les analyses DCO ont démontré que les taux de minéralisation dépassaient 92 % par procédé Electro-FentonThis reports deals with a new electrochemical advanced oxidation process development and applicability, called "Electro-Fenton process", for waters contaminated by synthetic colorant treatment. In this study, we highlight that degradation kinetic and mineralization rate could be significantly increased by experimental parameters variation (pH, kind and catalyst concentration, imposed current value, temperature…. ). We have also determined in this work that hydroxyl radical oxidation kinetic constant rate to organic dyes was about 109 M-1s-1. Oxidation by-products identification permitted to establish plausible reactional mechanism for azobenzene and malachite green mineralization. For all compounds studied, COD analyses demonstrated mineralization exceed 90% for Electro-Fenton process
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Dirany, Ahmad. "Études cinétique et mécanistique d'oxydation/minéralisation des antibiotiques sulfaméthoxazole (SMX), amoxicilline (AMX) et sulfachloropyridazine (SPC) en milieux aqueux par procédés électrochimiques d'oxydation avancée : mesure et suivi d'évolution de la toxicité lors du traitement." Phd thesis, Université Paris-Est, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00582963.
Full textAbstract:
Suite à leur utilisation, les médicaments sont souvent partiellement métabolisés; ainsi ces substances pharmaceutiques et/ou leurs métabolites sont rejetés continuellement dans les eaux usées. Leur présence et accumulation dans les eaux naturelles constituent une pollution émergente conduisant à la perturbation des écosystèmes et l'accroissement de mal fonctionnement de la reproduction des espèces aquatiques telles que les poissons. Parmi les polluants pharmaceutiques, les antibiotiques méritent une attention particulière parce qu'ils sont utilisés en grande quantité d'une part et constituent des molécules biologiquement actives pouvant interagir avec des cibles biologiques spécifiques conduisant à l'apparition du phénomène de résistance des micro-organismes potentiellement pathogènes tels que les bactéries (vis-à-vis de ces médicaments employés pour les combattre). Une action préventive est donc indispensable pour réduire leur présence dans les milieux aquatiques naturels.Dans ce travail nous avons appliqué le procédé électro-Fenton (EF), une méthode indirecte d'oxydation électrochimique très performante, à la dégradation des polluants pharmaceutiques sélectionnés, trois antibiotiques couramment utilisés : le sulfaméthoxazole (SMX), l'amoxicilline (AMX) et sulfachloropyridazine (SCP). Le traitement des solutions aqueuses de ces antibiotiques été réalisé en milieux aqueux acide à l'aide des radicaux hydroxyles générés électrochimiquement. Les radicaux hydroxyles sont produits in situ à courant constant dans une cellule électrochimique non divisée, munie d'une cathode tridimensionnelle de grande surface spécifique (feutre de carbone) et d'une anode de Pt ou de BDD afin de suivre la cinétique d'oxydation avec les radicaux hydroxyles et la minéralisation de leurs solutions aqueuses. Ces radicaux sont générés à travers la réaction de Fenton :H2O2 + Fe2+ + H+ → Fe3+ + H2O + *OHdans laquelle les réactifs générés (H2O2) ou régénéré (Fe2+ en tant que catalyseur) électrocatalytiquemment. L'influence des différents paramètres sur la cinétique de dégradation des antibiotiques et sur la cinétique de minéralisation des solutions d'antibiotiques a été étudiée. L'effet co-catalytique des ions Cu2+ a été aussi examiné. Les radicaux hydroxyles formés sont des oxydantes très puissants et réagissent sur les antibiotiques en question conduisant à leur minéralisation. L'étude cinétique montre que la dégradation oxydative des trois antibiotiques suit une cinétique de réaction du pseudo-premier ordre, avec des temps de dégradation assez courts. Par exemple, avec une anode de Pt, l'oxydation complète des molécules SMX, AMX et SCP a été achevée en moins de 15 min à 300 mA.Afin d'établir les voies de dégradation avec les radicaux hydroxyles, les intermédiaires aromatiques, les acides carboxyliques formés ainsi que les ions inorganiques libérés dans la solution lors du traitement ont été identifiés et leur évolution dans le temps a été suivie. Les valeurs des constantes de vitesse des réactions entre les *OH et les antibiotiques et leurs intermédiaires ont été déterminés par la technique de cinétique de compétition à l'aide d'un composé de référence, l'acide p-hydroxybenzoϊque. L'efficacité du procédé d'oxydation anodique (OA) avec une anode Pt et BDD à titre comparatif avec le procédé électro-Fenton a été aussi étudiée. L'efficacité de minéralisation des solutions aqueuses d'antibiotique à été évaluée par mesure du carbone organique total (COT). Le suivi de la toxicité lors du traitement des solutions d'antibiotiques par la méthode Microtox®, (une méthode basée sur la mesure de la luminescence des bactéries marines Vibrio fischeri) a montré la formation des intermédiaires plus toxiques que les molécules mères.L'ensemble des résultats obtenus confirme l'efficacité du procédé électro-Fenton pour la dépollution des effluents aqueux chargés d'antibiotiques
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Hammami, Samiha. "Étude de dégradation des colorants de textile par les procédés d'oxydation avancée : application à la dépollution des rejets industriels." Phd thesis, Université de Marne la Vallée, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00740155.
Full textAbstract:
Cette étude porte sur l'application de différents procédés d'oxydation avancée, POA (plasma d'air humide, électro-Fenton, photo-Fenton et oxydation anodique avec BDD) pour le traitement des colorants de textile. La particularité de ces procédés tient à la génération dans le milieu d'entités très réactives et très oxydantes, les radicaux hydroxyles *OH qui sont capables d'oxyder n'importe quelle molécule organique jusqu'au stade ultime d'oxydation, c'est-à-dire la minéralisation (transformation en CO2 et H2O). Le plasma d'air humide a été appliqué pour l'oxydation d'un colorant azoïque, l'OD 61. Différents catalyseurs (Fe2+, Fe3+ et TiO2) ont été ajoutés dans leurs conditions optimisées afin d'améliorer les performances du système Glidarc. La combinaison des deux catalyseurs: Fe2+ et TiO2 a permis de décolorer 91% de l'OD 61 au bout de 3 heures et d'atteindre un taux d'abattement du COT de l'ordre de 52% après 10 heures de traitement. La méthodologie de la recherche expérimentale a été appliquée dans ce mémoire afin d'étudier l'influence de: l'intensité du courant, la concentration du colorant et le temps d'électrolyse sur la vitesse de disparition de l'OD 61 et afin de déterminer les conditions optimales de sa minéralisation. Dans les conditions optimales obtenues ([colorant] = 0,53.10-3 mol.L-1, I = 250 mA), le procédé électro-Fenton (EF) permet d'atteindre des taux de minéralisation de l'ordre de 98% dans le cas de l'OD 61 et l'AO 7 et de 88% dans le cas de l'indigo carmine. L'identification des produits intermédiaires au cours de l'électrolyse a permis de proposer un mécanisme de minéralisation de l'AO7. Les constantes cinétiques apparentes et absolues ont été déterminées. La dégradation de l'indigo a été étudiée par oxydation anodique avec BDD (OA-BDD) et par procédé photo-Fenton (PF). Cette étude a montré que l'électrolyse de l'indigo suit une cinétique de pseudo premier ordre et que le taux d'abattement du COT était de l'ordre de 97% et 63% respectivement avec OA-BDD et PF. Une étude comparative pour l'oxydation de l'AO 7 a été menée par trois procédés d'oxydation avancée: PF, OA- BDD et EF-Pt et EF-BDD. Cette étude a montré que le procédé photo-Fenton permet d'atteindre des taux d'abattement supérieurs à 90% après seulement 2 heures de traitement. Toutefois, le PF s'est révélé le plus coûteux suite à l'utilisation de la lumière artificielle UV et l'ajout des réactifs. Par ailleurs, le traitement d'un effluent réel issu de l'industrie de textile par le procédé électro-Fenton avec une anode de platine a permis la minéralisation presque totale du rejet initial (94% du COT initial ont été éliminés).
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Hou, Liwei. "Metal oxide synthesis and its application in the heterogeneous catalytic oxidation processes, using H2O2 or peroxydisulfate as oxidant." Thesis, Poitiers, 2013. http://www.theses.fr/2013POIT2271/document.
Full textAbstract:
Parmi les procédés avancés d'oxydation (AOPs), les procédés de type Fenton (réactif de Fenton: Fe2+/H2O2) et les procédés d'oxydation par le persulfate, sont décrits comme des procédés très performants. Le procédé Fenton est une voie prometteuse et attractive pour le traitement d'une large variété de composés organiques polluants, difficiles à traiter par les voies classiques de dépollution. Au cours du procédé Fenton, des radicaux hydroxyles, molécules à fort pouvoir oxydant capable de réagir avec pratiquement tous types de composés organiques et inorganiques, sont générés. De même, du fait de la structure similaire entre H2O2 et les ions peroxydisulfate, ces derniers peuvent se décomposer en radicaux sulfates (SO4-•), un autre type d'oxydant hautement réactif pouvant réagir avec les composés organiques. Cependant, les procédés Fenton et d'activation du peroxydisulfate classiques présentent plusieurs inconvénients. En effet, la solution doit être acidifiée avant la réaction, et des procédés complexes de purification / séparation sont nécessaires après réaction. Afin de contourner ces inconvénients, le développement de procédés de traitement hétérogènes est proposé pour le traitement de l'eau. Dans cette optique de développement de procédés économes, les oxydes de fer comme la magnétite sont proposés comme remplaçants des sels solubles de fer. Une utilisation de tels matériaux, à l'état solide, présente des avantages indéniables, dont la séparation aisée de l'espèce active après réaction par sédimentation ou filtration. Dans le cadre de ce travail de doctorat, différents types d'oxydes de fer, hématite ou magnétite, ont été synthétisés en milieu liquide ionique. La morphologie, les propriétés structurales, les rapports de surface FeII/FeIII, les surfaces spécifiques, les tailles de domaine cristallin, etc. ont été évaluées. Deux molécules différentes, la tétracycline (TC) et le phenol, couramment utilisées dans l'industrie chimique, ont été sélectionnées comme polluants modèles afin d'évaluer les performances des matériaux préparés pour leur élimination. Une partie importante du travail de doctorat a donc été l'étude des propriétés des matériaux pour l'élimination de polluants organiques par le procédé Fenton hétérogène. Les résultats montrent clairement que les principaux facteurs affectant les performances du procédé sont reliés aux propriétés de la phase active, du fait du caractère surfacique des réactions. La stabilité des systèmes catalytiques préparés est néanmoins une propriété cruciale également étudiée. Le manuscrit de doctorat met donc l'accent sur la conception de matériaux originaux destinés à une utilisation dans les procédés avancés d'oxydation dans l'eauFenton reaction (Fenton reagent: (Fe2+/H2O2)) and persulfate oxidation process, as advanced oxidation processes, are powerful oxidations used world around. Fenton reaction has been evidenced to be a promising and attractive treatment method for the degradation of a wide variety of hazardous organic pollutants, which are difficult to be treated using traditional soft treatment technologies. During Fenton process, free hydroxyl radicals (HO•), strong oxidant molecules capable of reacting with practically all types of organic and inorganic compounds, are generated. In the meanwhile, due to the similar structure between H2O2 and peroxydisulfate ions, peroxydisulfate ions can be decomposed to sulfate radicals (SO4-•), another kind of highly active oxidant that can react with organic compounds. However, the classical Fenton or peroxydisulfate activation processes present some disadvantages. Indeed, the solution needed acidification before carrying out the reaction and complex separation processes have to be applied after reaction. To overcome these drawbacks, heterogeneous catalytic oxidation processes were introduced for wastewater treatment. In this line, magnetite was evidenced as potential substituent to soluble iron ions, and it offers significant advantages such as an easy separation after reaction since the active material can be easily recovered by sedimentation or filtration for further used. In this PhD work, iron oxides, hematite and magnetite, were synthesized using an ionic liquid mediated process. The morphology, structural properties, FeII/FeIII surface ratios, specific surface areas (SSA), mean particle diameters, site densities, etc. were evaluated. Two different model pollutants (tetracycline (TC) and phenol), which are widely used chemicals all over the world, were selected to evaluate the performance of the prepared active materials. A significant part of the PhD study was then on the study of heterogeneous Fenton-like reaction for phenol and TC degradation. Experiments showed that the main factors affecting the heterogeneous Fenton-like system are related to the heterogeneous active phase properties, due to the surface reaction nature occurring over iron oxide surface. However, stability of this active phase, with progressive dissolution under reaction, is also a real challenge. This PhD manuscript, focusing on the design of highly active materials for advanced oxidation processes (AOPs), is constituted of five experiment result parts
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Monteil, Hélène. "Development and implementation of the Bio-electro-Fenton process : application to the removal of pharmaceuticals from water A review on efficiency and cost effectiveness of electro- and bio-electro-Fenton processes: application to the treatment of pharmaceutical pollutants in water. Efficient removal of diuretic hydrochlorothiazide from water by electro-Fenton process using BDD anode: a kinetic and degradation pathway study Electro-Fenton treatment of the widely used analgesic tramadol using BDD anode: a kinetic, energetic and degradation pathway study Efficiency of a new pilot scale continuous reactor for wastewater treatment by electrochemical advanced oxidation processes: influence of operating conditions and focus on hydrodynamics Electrochemical advanced oxidation processes combined with a biological treatment for wastewater treatment: a deep understanding on the influence of operating conditions and global efficiency." Thesis, Paris Est, 2019. http://www.theses.fr/2019PESC2045.
Full textAbstract:
Les procédés électrochimiques d'oxydation avancée constituent une technologie efficace pour traiter les produits pharmaceutiques car ils permettent la formation d'oxydants puissants tels que les radicaux hydroxyles capables d'éliminer presque tout type de contaminants organiques grâce à leur très haut pouvoir oxydant. Parmi eux, l’électro-Fenton et l’oxydation anodique sont des méthodes respectueuses de l'environnement car ils n'utilisent aucun réactif chimique (oxydation anodique) ou uniquement l'oxygène de l'air et des ions fer en tant que catalyseur (électro-Fenton).Dans cette thèse, quatre produits pharmaceutiques appartenant à des familles différentes ont été sélectionnés en fonction de leur toxicité et de leur présence dans les eaux de l'environnement. Leur élimination de l'eau a été effectuée par électro-Fenton. Les objectifs de ce travail étaient de déterminer (i) les meilleures conditions opératoires à l’échelle du laboratoire (courant et concentration du catalyseur), (ii) la cinétique de dégradation et de minéralisation et enfin (iii) de proposer une voie de minéralisation basée sur des intermédiaires aromatiques, des acides carboxyliques et des ions libérés dans la solution.Comme ces traitements ont été appliqués avec succès, un réacteur pilote composé alternativement d'anodes en BDD et de cathodes en feutre de carbone, doté d’un système d'aération et fonctionnant en mode continu a été construit pour évaluer la faisabilité d’un changement d’échelle et se diriger vers une pré-industrialisation du procédé. Différentes configurations d'électrodes ont été testées. Le débit et le courant se sont avérés être plus influents sur le taux de minéralisation et sur la consommation d'énergie, respectivement. Pour mieux comprendre le rôle du débit et des configurations, une étude hydrodynamique a été réalisée. Le modèle hydrodynamique a été associé à un modèle cinétique de minéralisation afin d'obtenir un modèle permettant de prédire le pourcentage de minéralisation à différentes positions à l'intérieur du réacteur en régime permanent. Ainsi, ce modèle peut aider à optimiser les conditions opératoires et à dimensionner les futurs réacteurs en fonction de l’objectif de minéralisation du traitement (taux de minéralisation élevé, traitement combiné, flux élevé,…).Afin de réduire les coûts opératoires, la combinaison d’un procédé électrochimique et d’un traitement biologique a ensuite été étudiée. Afin d’obtenir un traitement combiné efficace, il a été constaté que le traitement électrochimique devait (i) dégrader l'hydrochlorothiazide (ii) réduire de manière significative la concentration de ses intermédiaires aromatiques car ils inhibent de manière significative l'activité bactérienne, (iii) favoriser la formation de molécules biodégradables telles que les acides carboxyliques. La biodégradation de quatre acides carboxyliques formés lors du traitement par électro-Fenton de l'hydrochlorothiazide a également été étudiée. Il a été démontré qu'ils étaient dégradés de manière séquentielle avec différentes phases de latence et cinétiques de dégradation. Ainsi, pour les minéraliser, un réacteur de type «piston» est recommandé. La combinaison de traitement a ensuite été appliquée à un traitement électrochimique effectué à faible courant avec une anode en BDD et une anode en Platine. Un degré de minéralisation de 38 et 50% a été obtenu par le traitement biologique permettant d'atteindre un taux de minéralisation global de 66 et 85% avec les anodes en BDD et Platine respectivement. Ainsi, cette combinaison de traitement a été un succès, un changement d’échelle du procédé peut alors être envisagéElectrochemical advanced oxidation processes (EAOPs) constitute an efficient technology to treat the pharmaceuticals as they allow the formation of strong oxidants such as hydroxyl radicals able to remove nearly any type of organic contaminants thanks to their very high oxidation power. Among them the electro-Fenton and anodic oxidation processes are environmentally friendly methods as they use no chemical reagent (anodic oxidation) or only oxygen of air and iron ions as a catalyst (electro-Fenton).In this thesis, four pharmaceuticals from different families and structures were selected based on their toxicity and their occurrence in environmental waters and their removal from water was performed by EAOPs. The objectives of this work were to determine the best operating conditions at lab scale (current and catalyst concentration), investigate the kinetic of degradation and mineralization and finally propose a mineralization pathway based on aromatic intermediates, carboxylic acids and ions released to the solution.As these treatments were successfully applied, a lab scale pilot reactor composed alternately of BDD anodes and carbon felt cathodes with a bottom aeration system and working in the continuous mode was built to scale-up these processes in order to pre-industrialize them. Different configurations of electrodes were tested. The flow rate and the current were found to be more influent on the mineralization rate and on the energy consumption, respectively. To deeper understand the role of the flow rate and the configurations a hydrodynamic study was performed. The hydrodynamic results were gathered with a kinetic model for the mineralization to obtain a model predicting the percentage of mineralization at different position inside the reactor during the steady state. Thus, this model can help to optimize the operating conditions and to size future reactors depending on the mineralization objective of the treatment (high mineralization rate, combined treatment, high flow, …).To reduce operating cost, the combination of an electrochemical process and a biological treatment was then investigated. In this frame, it was found that electrochemical treatment can (i) degrade the hydrochlorothiazide (ii) reduce significantly the concentration of its aromatic intermediates as they were shown to significantly inhibit the bacterial activity, (iii) promote the formation of biodegradable molecules such as carboxylic acids. The biodegradation of four carboxylic acids formed during the electro-Fenton treatment of the hydrochlorothiazide at lab scale was also studied. It was demonstrated that they were sequentially degraded with different lag phases and kinetics of degradation. Thus to mineralize them, a “plug flow” type reactor is recommended. The combination of treatment was then applied with an electrochemical treatment performed at low current with a BDD anode and a Platine anode. A mineralization degree of 38% and 50% were obtained by the biological treatment enabling to globally reach a mineralization rate of 66% and 85% with the BDD and the Platine anodes respectively. Thus this combined treatment was successful and open the way for the scale-up of these processes
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Chergui, Souâd. "Dégradation des colorants textiles par procédés d'oxydation avancée basée sur la réaction de Fenton : application à la dépollution des rejets industriels." Phd thesis, Université Paris-Est, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00582374.
Full textAbstract:
Les procédés dits d'oxydation avancés (POA) permettent la dégradation totale (minéralisation) en milieu aqueux des polluants organiques persistants et/ou toxiques pour l'homme et pour l'environnement. Cette étude porte sur l'application de deux POA principaux : électro-Fenton et photo-Fenton, au traitement des eaux polluées par des colorants de textile. La particularité de ces procédés tient à la génération dans le milieu d'entités oxydantes très réactives, les radicaux hydroxyles (●OH) qui sont capables d'oxyder n'importe quelle polluant organique ou organométallique jusqu'au stade ultime d'oxydation, c'est-à-dire la minéralisation (transformation en CO₂ et H₂O). Dans le cas des colorants étudiés (BB41, BR46 et BY28), il a été montré que le taux de minéralisation par le procédé électro-Fenton dépend des paramètres expérimentaux tels que la concentration du catalyseur, l'intensité du courant appliqué, le pH du milieu, etc.. Cette étude a montré que l'électrolyse du colorant suit une cinétique de pseudo premier ordre. Dans les conditions expérimentales optimales (I = 225 mA et [Fe³⁺]₀ = 0,1 mM), les taux de minéralisation obtenus pour des solutions aqueuses des trois colorants étudiés étaient de 93, 82 et 73% pour le BB41, BR46 et BY28 respectivement après 6 h de traitement. Le taux de minéralisation par le procédé photo-Fenton (UV/Fe³⁺/H₂O₂) est fonction des doses des réactifs utilisés et des rapports R = [H₂O₂]/[Fe³⁺] et R' = [Fe³⁺]/[substrat]. Ainsi, les taux de minéralisation obtenus sont de l'ordre de 93% pour le BB41, 85% pour le BR46 et de 95% pour le BY28 pour une durée de traitement de 5 heures avec des rapports R = 10 et R' = 40. L'étude de la dégradation du colorant BB41 sur une unité pilote utilisant le rayonnement solaire a montré que le procédé hélio-photo-Fenton est très efficace. Ce procédé s'inscrit dans une perspective de développement durable et son fonctionnement est basé sur une énergie renouvelable. Une comparaison des performances de minéralisation d'un mélange de colorants par les deux procédés étudiés par l'estimation de l'énergie électrique consommée a montré que les procédés photo-Fenton et électro-Fenton permettent d'atteindre des taux de minéralisation très importants et que le procédé électro-Fenton semble être favorisé avec non utilisation de réactifs chimiques et une faible consommation d'énergie électrique
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Baïliche, Zohra. "Synthèse de nanoparticules d'or supportées sur oxyde mésoporeux : Application à l'oxydation de composés organiques volatils modèles." Electronic Thesis or Diss., Littoral, 2013. http://www.theses.fr/2013DUNK0350.
Full textAbstract:
L’obtention de nanoparticules d’or nécessite le contrôle de nombreux paramètres et la compréhension du mode d’interaction entre l’or et le support. Pour cela, le choix du support est très important. Le premier volet de la thèse concerne la préparation contrôlée des catalyseurs à base d’or supporté sur les oxydes mésoporeux réductibles TiO₂, CeO₂ et Fe₂O₃ synthétisés via deux stratégies Soft et hard template en utilisant respectivement comme agents structurants le tribloc copolymère (Pluronic 123) et la silice mésoporeuse SBA-15. Les différentes techniques de caractérisation mettent bien en évidence que le taux de dépôt de l’or dépend de la concentration initiale de HAuCl₄, de la méthode de préparation (DPU, DP NaOH), de la teneur en or visée et de la nature du support ; Ces résultats sont à relier à la spéciation des espèces or en solution en fonction du pH final de la solution. Les taux de dépôt de l’or sont plus importants sur CeO₂ et ceci quelle que soit la teneur en or visée dans ce travail. Une dispersion très élevée est obtenue (la taille moyenne des particules d’or est de 2nm) sur les catalyseurs à 1% et 2%Au/CeO₂ préparés par la méthode DPU et calcinés à 400°C. Le deuxième volet de cette étude concerne l’oxydation en phase gaz d’une molécule organique modèle le toluène et l’oxydation en phase liquide d’une molécule organique modèle le phénol par des réactions de type Fenton et photo Fenton. Dans l’oxydation du toluène en phase gazeuse, les catalyseurs à base d’or supportés sur oxydes mésoporeux sont totalement sélectifs en CO₂ et H₂O. Les performances catalytiques dépendent des conditions de synthèse des catalyseurs et de la nature de l’oxyde utilisé ; le catalyseur 1%Au/CeO₂ est très actif et très stable au cours de quatre cycles successifs et au cours du temps. L’oxydation en phase liquide d’une molécule organique modèle le phénol par des réactions de type Fenton et photo Fenton a été effectuée sur les catalyseurs FeSBA-15 synthétisés via différentes stratégies : introduction du fer par voie postsynthétique et par voie hydrothermale en milieu faiblement et fortement acide respectivement à pH=6 et pH=3. Les performances catalytiques dépendent du rapport Si/Fe et de la taille des particules des espèces de fer, la taille des particules étant directement liée à la stratégie de synthèse des catalyseurs. Le catalyseur FeSBA-15(Si/Fe=60) synthétisé à pH=6 est un candidat potentiel dans la dégradation de polluants organiques par procédé Fenton et photo-Fenton en milieu neutreWell dispersed gold nanoparticles are the key to obtain an active gold catalyst. Obtaining gold nanoparticles requires control of many parameters and understanding of the interaction mode between gold and the support. For this reason the choice of the support is very important. The first part of this thesis concerns the controlled preparation of gold catalysts supported on reducible mesoporous oxides TiO₂, CeO₂ and Fe₂O₃ synthesized via two strategies Soft and Hard template using respectively. triblock copolymer (Pluronic 123) and mesoporous silica SBA-15 as template. This study clearly shows that the gold loading depends on the initial concentration of HAuCl₄, the method of preparation (DPU DP NaOH), theoretical gold content and the nature of the support. These results are to relate to the gold speciation which is a function of pH of the solution. The gold loading is higher on CeO₂ than on TiO₂ and Fe₂O₃ whatever the theoretical gold content. Very high gold dispersion is obtained (the gold particle size is 2 nm) on 1wt% and 2wt% Au/CeO₂ prepared by DPU and calcined at 400°C. The second part of this study concerns the toluene oxidation in the gas phase on Au/mesoporous oxide catalysts and the Fenton and photo-Fenton degradation of phenolic aqueous solutions by H₂O₂ on FeSBA-15 catalysts prepared following different synthesis routes, direct synthesis by adjusting pH at 3 and 6 and with post synthesis procedure. In the toluene oxidation in the gas phase Au/mesoporous oxide catalysts are totally selective for CO₂ and H₂O. The catalytic performances depend on the synthesis conditions of catalysts and the support; the 1wt% Au/CeO₂ catalyst is very active and exhibits a long-term stability. In the Fenton and photo-Fenton degradation of phenolic aqueous solutions the catalytic performances depend on the Si/Fe ratio and the particle size of the iron species, the particle size being directly related to the synthesis strategy of the catalysts. The catalyst FeSBA-15 (Si/Fe = 60) synthesized at pH = 6 is a potential candidate in the degradation of organic pollutants by Fenton and photo-Fenton process in neutral medium
م لخصمسقني لمعلا يف هذه ةحورطألا ىلإ نيئزج:OiT 2ب وا سطة OeC 2و , Fe2O ي خ تص الاول ال ق سم ب تح ض يرمح فزات من ال ذهبن وع من م يزوب ري ة ب مواد مدعم 3ان واع مخ ت لف ال تح ض ير. ت شخ يص ف ي ال م س ت عم لة ال ت ق ن يات مخ ت لفت ب ين ال مح ضرة ل مح فزات انال دعم ط ب ي عة ك ذا و ال مح فز ت ح ض ير وطري قة HAuCl ت ر سب معدل ي ت ع لق ل ذه با ت رك يز ع لى 4ي ع ضو جزيء و سطغازي enèuloT أك سدة ف ي ال مواد هذه ب تط ب يق ي ت ع لق ال ثان ي ال ق سم ف يال مح فز ت ح ض ير Ò طرق ك ذا و ل ت فاعل هذا ع لى ال مؤث رة ل عوامل ب درا سة ق م نا سال فا ال مذك ورة ل لمح فزات ال ف عال ية ع لان واع مخ ت لف ب وا سطة FeSBA- ي ع ضو جزيء lonehP ت فاعل ب وا سطة notneF سائ ل و سط ف ي وعمن 51 ن مح فزات ع لىوHp ال و سط Si/Fe قلعتي ةبسنب FeSBA- ريضحتلا.ادأء 1515FeSBA-15, Fenton, Phenol, Toluène, TiO و 2 CeO2, Fe2O3, SBA- ال ك لمات ال م ف تاح ية ׃م يزوب وري ة
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Yasin, Sohail. "Eco-design for end-of-life phase of flame retardant textiles." Thesis, Lille 1, 2017. http://www.theses.fr/2017LIL10225/document.
Full textAbstract:
Les différentes phases du cycle de vie des textiles ignifugés (TIgni) ont des impacts importants sur l'environnement. Nombreuses études réalisées se sont principalement axées sur des méthodes de synthèse des molécules d’ignifugation. Cependant la phase de fin de vie des TIgni a été longtemps négligée, et nécessite aujourd’hui une attention particulière. Alors que la valorisation des déchets par incinération est une voie appropriée pour la gestion des déchets textiles, les TIgni posent des problèmes car les espèces ignifuges diminuent le rendement énergétique dans le processus d'incinération en raison d'une combustion incomplète et émettent des fumées toxiques. Nous proposons une méthode plus écologique de valorisation énergétique de ces déchets, par la dégradation et l'élimination préalable des substances ignifuges permanentes organophosphorés (MPDA) des textiles, en utilisant le procédé d'oxydation avancé (AOP) de Fenton. Ensuite, la valorisation thermique est réalisée par gazéification au lieu de l'incinération. La cinétique de dégradation de la MDPA, suivie en mesurant la DCO, semble dépendre des concentrations en réactifs de Fenton. Après ce traitement, les propriétés mécaniques du coton restent inchangées. Le test d'inflammabilité et les résultats thermogravimétriques (TGA, DTG et PCFC) confirment la dégradation du MDPA.Les résultats de gazéification montrent des propriétés de combustion accrues des textiles ignifuges après ce traitement qui permet donc d’éco-concevoir la valorisation énergétique de ces textiles. L’évaluation des impacts environnementaux réels en utilisant l’ACV permet de confirmer l’éco-conception de fin de vie des produits textiles ignifugésThe different life cycle phases of textiles with flame retardant (FR) finishes have substantial adverse impacts on environment. Several studies on the exposure of flame retardant have mainly focused on ways to provide environmentally friendly synthesis of flame retardants. However the end-of-life phase of the FR textiles seems neglected and needs great attention when the product life cycle is concerned. Though today, technologies for solid waste management are ever-improving, the end-of-life of flame retardant textile products create issues, by decreasing energy yield in the incineration process due to incomplete combustion and emission of toxic fumes.Therefore an eco-design was proposed with optimized disposals for the flame retardant textiles, by a prior degradation and elimination of a durable flame retardant substance (MDPA) from textiles, using advanced oxidation Fenton process. Then thermal valorization was achieved by gasification instead of incineration.The degradation kinetics of MDPA from cotton fabrics, monitored by measuring the COD of the reaction mixture, seems to depend on the Fenton reactant concentration. The mechanical properties of the cotton after the treatment are unaltered. The flammability test and thermogravimetric (TGA, DTG and PCFC) results confirmed the degradation of MDPA. The gasification results supported the eco-design by showing increased combustion properties of the FR textiles after the Fenton treatment allowing eco-design of energy valorization of textile wastes. Real environmental impacts evaluated by a life cycle assessment (LCA) tool confirm the eco-design of the end-of-life phase of flame retardant textile products
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Zazou, Hicham. "Dégradation de pesticides dans l’eau par les procédés d’oxydation avancée (POA)." Thesis, Paris Est, 2015. http://www.theses.fr/2015PEST1071/document.
Full textAbstract:
L'usage intensif de pesticides dans l'agriculture engendre une contamination sans précédent des eaux de surface et des nappes phréatiques. Les traitements classiques appliqués aux eaux usées contenant des produits organiques polluants sont basés sur la biodégradation ou sur des méthodes physiques de transfert de masse (décantation, filtration, adsorption des polluants sur du charbon actif) ou des procédés chimique tels que l'oxydation à l'ozone ou au chlore. Cependant, ces procédés demeurent inefficaces dans le cas de traitement des eaux contaminées par les polluants organiques persistants (POPs). Les procédés d'oxydation avancés sont mis en œuvre pour dégrader ou même minéraliser ces polluants. Ce travail a donc pour objectif de déterminer un protocole expérimental pour détruire efficacement les pesticides, produits chimiques largement utilisés dans l'agriculture au Maroc, tels que le monochloro-benzène, le 1,2-dichlorobenzène, l'acide 2,4,5-trichlorophénoxy-acétique, et l'imazalil en utilisant les procédés d'oxydation avancée électro-Fenton et oxydation anodique avec différentes anodes telles que BDD, Pt et DSA. Ainsi, nous avons trouvé que le taux de minéralisation par procédé électro-Fenton avec l'anode BDD était de 92%, 95%, 92% et 97%pour le monochloro-benzène, le 1,2-dichlorobenzène, l'acide 2,4,5-trichlorophénoxy-acétique, et l'imazalil, respectivement, après 4 h de traitement. Ces résultats confirment l'efficacité des procédés d'oxydation avancés électrochimiques dans le traitement des eaux polluées par des pesticidesThe intensive use of pesticides in agriculture generates, nowadays, an unprecedented contamination of surface water and groundwater. Conventional treatments applied to waste water containing organic pollutants are based on biological treatments méthods or physical mass transfer methods (decantation, filtration, adsorption of the pollutants on activated carbon), chemical oxidation with ozone, chlorine, etc. However, these methods remain ineffective for the treatment of water polluted by persistent organic pollutants (POPs). Advanced oxidation processes are implemented to degrade and mineralize these pollutants. This PhD thesis work aims to establish an experimental protocol to degrade and mineralize pesticides, chemicals widely used in agriculture in Morocco, such as monochlorobenzene, 1,2-dichlorobenzene, 2,4,5-trichlorophenoxy-acetic acid , and imazalil using the electro-Fenton and anodic oxidation processes with DD Pt or DSA anodes. Thus, the rate of mineralization was 92%, 95%, 92% and 97% for the monochloro-benzene, the 1,2-dichlorobenzene, the 2,4,5-trichlorophenoxyacetic acid , and the imazalil, respectively, after 4 h treatment by electro-Fenton process. These results confirm the effectiveness of electrochemical advanced oxidation processes for treating water polluted by pesticides
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Oueslati, Khaled. "Caractérisation et modélisation de la production des radicaux libres oxygénés par la chimie de Fenton dans un milieu mimétique de la viande." Thesis, Université Clermont Auvergne (2017-2020), 2017. http://www.theses.fr/2017CLFAC014/document.
Full textAbstract:
La maitrise de la qualité des produits carnés transformés (conservés, marinés, cuits, salés, digérés...) nécessite une meilleure compréhension des mécanismes responsables des phénomènes oxydatifs et des lois cinétiques qui les régissent. Au cours des processus oxydatifs, la phase d’initiation des oxydations est capitale. Cette phase se caractérise par la vitesse à laquelle l’oxygène et le peroxyde d’hydrogène réagissent avec le fer dont la viande est plus ou moins riche selon l’espèce. Les radicaux libres, principalement superoxyde (O2°-) et hydroxyle (OH°) conduisent à l’oxydation des lipides et des protéines de la viande. Ce travail s’appuie en alternance sur des expérimentations avec un milieu modèle bien contrôlé et des sondes spécifiques permettant de caractériser la production radicalaire, et sur des simulations de calculs avec un modèle stœchio-cinétique basé sur un ensemble de réactions élémentaires et de réactions bilans permettant d’évaluer l’incidence i) de chacun des paramètres du système réactionnel (constante réactionnelle k, énergie d’activation Ea, réactivité du fer P) ii) de la concentration en réactants (Fer, H2O2, chlorure et antioxydants iii) des conditions environnementales (température, pH et force ionique) sur les cinétiques de production des radicaux libres. Les résultats expérimentaux montrent : (1) un effet synergique des oxydants et de la température sur les oxydations (2) une incidence importante des contres ions et du pH sur les complexes du fer et les niveaux d’oxydation (3) un important effet de la nature des oxydants et des antioxydants sur l'oxydation. Les constantes de vitesse controversées et les énergies d'activation de certaines réactions ainsi que les coefficients de réactivité du fer ont été ajustés localement un par un. Les prédictions du modèle stoechio-cinétique reproduisent des tendances expérimentales, exceptés pour des concentrations élevées en réactants, pour des températures extrêmes et certains antioxydants. Une optimisation globale des valeurs des k, des Ea et de la réactivité du fer pourrait améliorer les résultats prédictifsControl of meat quality during meat processes (storage, cooking, curing, digestion) requires a better understanding of the mechanisms responsible of the oxidative phenomena and of the kinetic laws that govern them. The initiation stage of oxidation is crucial and characterized by the rate of reaction of oxygen and hydrogen peroxide with iron; this latter compound is more or less rich depending on muscles, animals and species. Superoxide radical (O2°- ) and hydroxyl radical (OH°) are produced and initiate the cascade of reactions implicated in protein and lipid oxidations. To investigate the impact of the physicochemical parameters on the free radicals production our trials were carried out with a mimetic model of meat using two specific probes (nitroblue tetrazolium and terephthalate) and a stoichio-kinetic mathematical model composed of interactive chemical reactions. This approach enables to measure many production kinetics of O2°- and OH° and to assess unknown kinetic parameters (rate constant and activation energy and iron reactivity) by comparison of calculations to measurements. The experimental results show: (1) a synergistic effect of oxidants and temperature on oxidations (2) a significant effect of counter ions and pH on iron complexes and oxidation levels (3) a significant effect of oxidants and antioxidants on oxidation. Controversial rate constants and activation energies of some reactions as well as iron reactivity coefficients were adjusted. The predictions of the stoechio-kinetic model reproduce experimental trends except for high reactants concentrations, for extreme temperatures and for some antioxidants. A global optimization of k, Ea and iron reactivities values could improve predictive results
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Yang, Weilu. "Electrochemical advanced oxidation processes for emerging organic contaminants removal with graphene-based modified carbon felt electrode." Thesis, Paris Est, 2019. http://www.theses.fr/2019PESC2025.
Full textAbstract:
Grâce au développement continu de technologies d'analyse environnementale, certains produits chimiques, qui sont reconnus être nocif, ont récemment attiré l'attention, puisqu'ils constituent un menace pour l'environnement et la santé publique.Parmi ces polluants émergent, les produits pharmaceutiques et de soins personnels (PPSP)sont devenus le cibles dela recherche internationale. La chine est le plus grand producteur et le marché des médicaments dans le monde. Avec le développement de l'économie sociale et l'amélioration du niveau de vie de la population, de la production et de l'utilisation de divers PPSP présents en chine augmente rapidement. Par comparaison avec les polluants classiques, ces contaminants émergents sont généralement difficiles à analyser en raison de la limitation de technologies analytiques et de sa faible concentration dans les eaux naturelles.Les usines traditionnelles de traitement des eaux usées ne peuvent pas éliminer efficacement ces produits. La recherche sur l'évaluation des risques et le contrôle des nouveaux contaminants émergents, en chine constitue actuellement un grand défi. Il est donc essentiel de renforcer la recherche sur l'évaluation des risques pour l'environnement et les technologies de traitement efficaces pour éliminer ces polluants émergents. Les procédés d'oxydation avancée (POA) constituent une technologie de traitement efficace et ont été largement utilisés dans le traitement des polluants organiques réfractaires tels que les la destruction des contaminants émergents en milieu aqueux à cause de leur forte pouvoir d'oxydation permettant une minéralisation in situ des polluants. Le graphite, comme un nouveau type de matériau carbone adsorbant, est devenue un matériau d'électrode pour le traitement de la pollution due à son excellente conductivité et surface spécifique très élevée. Toutefois, son application dans les AOPs n'a pas été largement étudié et le mécanisme d'oxydation n'a pas été expliquée de manière systématique. Par conséquent, ce travail présent une étude détaillée sur le rôle des électrodes graphite modifiées dans les procédés électrochimiques d'oxydation avancée (PEOA) avec la préparation électrochimique des électrodes modifiées au graphène par exfoliation, et leur application dans le PEOA "électro-Fenton" (EF) pour le traitement des contaminants émergents. Ainsi le cathode en feutre de carbone modifiée au graphène a permis de d'éliminer différents contaminants émergents sans utilisation d'ions ferreux (catalyseur du procédé électro-Fenton) car les radicaux hydroxyles sont générés à travers d'un procédure catalytique grâce à la dopage du graphène à l'azote. Ensuite les cinétiques de dégradation et de minéralisation ainsi que les mécanismes d'oxydation de différents contaminants émergents ont été exploréesIn recent years, with the continuous development of environmental analysis technologies, some chemicals, which have long been recognized but recently attracted attention, have been continuously entering the environment and threatening human health and ecological environment. The emergence of these new pollutants have attracted wide attention. Among them, pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) have become international research hotspots. China is the largest medicine producer and market in the world. With the development of social economy and the improvement of people's living standards, the production and use of various PPCPs in China are increasing rapidly. Compared with the traditional pollutants, the new emerging contaminants are generally difficult to be analyzed due to the limitation of analytical technologies and its low concentration in water. The traditional sewage treatment plants can not achieve efficient degradation and removal effects. The research on risk assessment and control of new emerging contaminants in China is still a big challenge. It is necessary to strengthen the research on potential environmental risk assessment and efficient treatment technology. Advanced oxidation processes (AOPs), as an efficient pollutant treatment technology, has been widely used in the treatment of refractory organic pollutants such as new emerging contaminants in water because of its strong oxidation ability, which can effectively degrade and mineralize pollutants in water. Graphene, as a new type of carbon material, has become an efficient adsorbent and catalyst for pollution treatment due to its excellent conductivity and high specific surface area. However, its application in AOPs has not been widely reported and its mechanism has not been systematically explained. Based on this, this paper studied the role of graphene modified electrodes in electrochemical advanced oxidation processes (EAOPs) with the preparation of graphene by electrochemical exfoliation, application of graphene modified electrodes to electrochemical Fenton (EF) process for the degradation of new emerging contaminants; the construction of in-situ iron-free EAOPs with cathodes modified with nitrogen-doped graphene for abatement of new emerging contaminants and the mechanism of highly efficient catalysis with nitrogen-doped graphene have been explored
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Johansson, Clotilde. "Oxydation par les ferrates d’un sol contaminé par du DNAPL en condition saturée : conséquences sur les Composés Aromatiques Polycycliques (HAP et CAP Polaires) : Expérimentations en batch et colonne." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2019. http://www.theses.fr/2019LORR0244.
Full textAbstract:
Les sols des friches industrielles de cokeries sont souvent pollués par des Composés Aromatiques Polycycliques (CAP) issus de déversements de goudrons de houille. Le traitement des aquifères impactés par des phases organiques pures de type DNAPL (Dense Non-Aqueous Phase Liquids) est complexe. Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet BIOXYVAL et s’intéresse au traitement par oxydation chimique in situ en zone saturée des phases pures résiduelles après pompage du DNAPL. Les objectifs de la thèse ont été d’étudier et comparer l’efficacité oxydante des ferrates à celle d’autres oxydants, pour (i) mieux comprendre les mécanismes de dégradation, (ii) évaluer la potentielle formation de sous-produits dangereux (CAP-O) et (iii) identifier les limitations éventuelles pour une application in situ, à l’aide de deux protocoles expérimentaux : condition batch, réacteur idéal en système clos, et condition colonne par injections dynamiques au travers d’un milieu poreux. Nos travaux mettent en évidence (batches), la formation systématique et accumulation de CAP-O cétones lors des oxydations avec les ferrates et le permanganate (mécanisme oxydo-réducteur), tandis que les oxydants suivant un mécanisme radicalaire n’induisent pas l’accumulation de ces sous-produits. Des rendements de dégradation élevés sont obtenus par tous les oxydants testés (excepté la condition Fenton-like et le peroxyde d’hydrogène). Permanganate et ferrates ont ensuite été étudiés en condition colonne. La réactivité limitée du permanganate en lien avec la stabilité et la faible disponibilité des polluants ont conduit à une faible efficacité de l’oxydation par injection continue. Les précipités de MnO2 formés ont eu peu d’impact sur la porosité mais semblent diminuer la disponibilité des polluants en cours d’oxydation. L’apparition de CAP-O a été mesuré avec les particules lixiviées. L’injection des ferrates, en revanche, induit un rapide colmatage du milieu poreux en lien avec la formation abondante de précipités ferriques. En parallèle, une forte remobilisation de phase pure de DNAPL est observée tout au long de l’oxydation. Comme pour le permanganate, des CAP-O sont détectés avec les particules lixiviées. Les ferrates dégradent les CAP constituant le DNAPL, mais leur injection in situ n’est aujourd’hui pas envisageable en termes de faisabilité technico-économique. Ce travail conduit à réfléchir à une optimisation du mode d’application des ferrates et propose d’autres solutions pour le site piloteSoils encountered at former coking plant sites are often impacted by Polycyclic Aromatic Compounds (PAC) inherited from coal tar spillages. The remediation of the source zones is complex, particularly in the aquifer where Dense Non-Aqueous Phase Liquids (DNAPL) occur. This thesis is part of the BIOXYVAL project and focuses on the in situ chemical oxidation of residual tar, remaining in the saturated zone after pumping of the DNAPL. The objectives of this thesis were to study and compare the oxidative efficiency of ferrates with other oxidants to remediate a solid matrix spiked with DNAPL. This work aimed to (i) understand the global degradation mechanisms, (ii) evaluate the possible formation of hazardous oxygenated by-products (O-PAC) and (iii) identify the limitations for an in situ application. Two laboratory studies were conducted: batch experiments, ideal reactor and enclosed system, and column experiments under flow through conditions. Our works highlight (batches) the systematic production and accumulation of O-PAC ketones along oxidation with permanganate and ferrates (oxydo-reductive pathway), whereas oxidants following a radical mechanism do not show accumulation of those by-products. High degradation yields are measured with all oxidants tested (except the Fenton-like and the hydrogen peroxide). Permanganate and ferrates were then studied in column experiments. The limited reactivity of permanganate linked to the stability and low availability of the pollutants resulted on a poor efficiency of the oxidant under continuous flushing. The MnO2 precipitates did not have a high impact on porosity but seemed to reduce the availability of the pollutants during oxidation. Production of O-PAC were measured with lixiviated particles. In the contrary, ferrates injections induced a rapid clogging of the porous media, linked to the formation of ferric particles. Simultaneously, high remobilization of DNAPL drops was observed during the injections. Like permanganate, some O-PAC by-products were detected with lixiviated particles. The results demonstrate the ability of ferrates to degrade PACs from the DNAPL but show that their injection in situ is today impractical, as the technical and economic feasibility are not forthcoming. This work suggests considering the optimization of ferrates application and propose other solutions for the studied site
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Adityosulindro, Sandyanto. "Activation of homogeneous and heterogeneous Fenton processes by ultrasound and ultraviolet/visible irradiations for the removal of ibuprofen in water." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2017. http://oatao.univ-toulouse.fr/17913/7/aditosulindro-sandyanto.pdf.
Full textAbstract:
Due to booming consumption and only partial removal by conventional water treatment processes, ibuprofen, a non-steroidal anti-inflammatory drug, has been detected in water resources, raising increasing concerns for possible environmental and health impact. On the other hand, advanced oxidation processes (AOPs), among which Fenton reaction, have shown successful results forremoval of various organic compounds. Traditionally based on the use of hydrogen peroxide and ferrous ions in solution, large-scale application of this AOP is still limited by narrow pH window (2 to 4) and uneasy recovery of iron catalyst. This work investigated Fenton-based oxidation of ibuprofen, and reaction activation by ultrasound (US) irradiation and ultraviolet/visible light (UV/Vis) so as to lower the required concentration of dissolved iron catalyst or improve the activity of heterogeneous counterparts. To that purpose, the efficacy of individual homogeneous AOPs (sonolysis, photolysis, ultrasound/H2O2, light/H2O2, Fenton oxidation) was evaluated first, varying operating parameters such as light wavelength and ultrasound frequency. Then, their two-by-two and overall combinations (sonophotolysis, sono-Fenton, photo-Fenton and sono-photo-Fenton oxidation) were examined with emphasis on the identification of synergistic effects. In particular, combined US/Fenton and Vis/Fenton oxidation were found more effective than the sum of individualprocesses due to sono- and photo-regeneration of ferrous ions. These results also served as a reference for the assessment of heterogeneous systems. Among tested solids, iron-containing zeolite (Fe-ZSM5 type) was shown to be a promising catalyst for peroxide oxidation of ibuprofen due to high efficiency at natural pH and low iron leaching. However, in this case, no more than additive effects was observed between ultrasound/light irradiation and heterogeneous Fenton oxidation. Beside pollutant and Total Organic Carbon conversion, main degradation products were monitored for different processes and some plausible degradation pathways were proposed. Water matrix impact was also addressed using wastewater plant effluent, which resulted into hindered performance of all oxidation processes either due to alkaline buffer or light attenuation effect.
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Murati, Minir. "Etude d'élimination de trois herbicides : Atrazine, Sulcotrione et Mésotrione, en milieu aqueux par les procédés électrochimiques d'oxydation avancée." Phd thesis, Université Paris-Est, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00740108.
Full textAbstract:
Ce travail de recherche porte sur l'application d'un procédé électrochimique d'oxydation avancée, le procédé électro-Fenton, au traitement des eaux usées contenant des polluants organiques persistants tels que les herbicides. En fait, le radical hydroxyle qui est un oxydant fort est généré in situ de manière électrocatalytique. Ce radical est capable d'oxyder n'importe quel molécule organique jusqu'à la minéralisation (transformation en CO2 et H2O).La dégradation/minéralisation de trois herbicides (atrazine, mesotrione et sulcotrione) a fait l'objet de ce travail. L'atrazine est un herbicide qui a été très largement utilisé dans le passé et interdit récemment en France à raison de son impact négatif sur l'environnement. L'atrazine constitue un polluant chroniques des eaux de surfaces et souterrains des deux dernières décennies. L'atrazine et ses métabolites seront présents dans les eaux encore pendant plusieurs années. L'atrazine est bien connu comme herbicide problématique quant à leur traitement. L'atrazine est une des molécules rare qui résiste à la minéralisation par les procédés d'oxydation avancée. Mesotrione et sulcotrione se sont des molécules conçus pour remplacer l'atrazine en tant que herbicides. Après avoir optimisé les paramètres opératoires du procédé électro-Fenton (nature et concentration du catalyseur, l'utilisation d'une anode Pt et une anode BDD en diamant dopé au bore, etc.) afin d'augmenter son efficacité, nous l'avons appliqué au traitement des solutions aqueux des polluants organiques. En premier lieu, nous avons identifié et effectué le suivi quantitatif des intermédiaires réactionnels aromatiques et aliphatiques formés lors du traitement. La libération des ions minéraux a été mise en évidence par chromatographie et leur évolution au cours de l'électrolyse a été suivie. L'efficacité de minéralisation des solutions traitées a été déterminée par l'analyse du carbone organique total. Dans le cas de l'atrazine, un taux de minéralisation de 96 % a été obtenu. Un taux si élevé n'est jamais rapporté par un procédé d'oxydation avancée. L'étude cinétique de la dégradation des herbicides étudiés a permis de déterminer les constantes de réaction apparentes de dégradation par les radicaux hydroxyles. Les constantes de vitesse absolue (kabs) de réaction des radicaux hydroxyles sur les herbicides étudiés ont été mesurées par la mise en oeuvre de la méthode de cinétique de compétition. Les valeurs de ( (1,53 x 108 M-1 s-1 ) ,(1.01 x 109 M-1 s-1 ) et ( 8.20 x 108 M-1 s-1)ont été trouvées respectivement pour l'atrazine, la sulcotrione et la Mesotrione
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Usman, Muhammad. "Formation of mixed Fe"-Fe"' oxides and their reactivity to catalyze chemical oxidation : remediation of hydrocarbon contaminated soils." Thesis, Nancy 1, 2011. http://www.theses.fr/2011NAN10093/document.
Full textAbstract:
Le thème principal de cette recherche est la remédiation des sols contaminés par des hydrocarbures en utilisant des traitements d'oxydation chimique à pH neutre. Les minéraux à base de fer sont susceptibles de catalyser cette réaction d'oxydation. L'étude concerne donc dans un premier temps la synthèse des minéraux réactifs contenant des espèces FeII et FeIII (la magnétite et la rouille verte) et, dans un second temps, leur utilisation pour catalyser l'oxydation chimique. Les procédés d'oxydation testés incluent l'oxydation de type « Fenton-like (FL) » et de type persulfate activé (AP). La formation de la magnétite et de la rouille verte a été étudiée par des transformations abiotiques de différents oxydes ferriques (ferrihydrite, goethite, hématite et lépidocrocite) mis en présence de cations FeII. La magnétite a été utilisée pour catalyser les oxydations (FL et AP) dans la dégradation des hydrocarbures aliphatiques et aromatiques polycycliques (HAP) à pH neutre. Une dégradation importante des hydrocarbures aliphatiques a été obtenue par ces deux oxydants, aussi bien pour des pétroles dégradés naturellement que pour un pétrole brut. L'oxydation catalysée par la magnétite a également été efficace pour la remédiation de deux sols contaminés par HAP provenant d'anciens sites de cokerie. Aucun sous-produit n'a été observé dans nos expériences d'oxydation. En revanche, une très faible dégradation des hydrocarbures a été observée lorsque les espèces FeII solubles ont été utilisées comme catalyseur. Des expériences d'oxydation ont également été réalisées en colonne. Ces études d'oxydation ont révélé l'importance du type de catalyseur utilisé pour l'oxydation, la disponibilité des HAP dans les sols et l'effet de la matrice du sol. Les résultats suggèrent que la magnétite peut être utilisée comme source de fer pour activer les deux oxydations par Fenton-like et persulfate à pH neutre. Ce travail a de fortes implications sur la remédiation par oxydation chimique in situ des sols pollués par des hydrocarburesThe main theme of this research is the use of reactive iron minerals in the remediation of hydrocarbon contaminated soils via chemical oxidation treatments at circumneutral pH. The contribution of this thesis is two-fold including the abiotic synthesis of mixed FeII-FeIII oxides considered as reactive iron minerals (magnetite and green rust) and their use to catalyze chemical oxidation. Oxidation methods tested in this study include Fenton-like (FL) and activated persulfate oxidation (AP). The formation of magnetite and green rust was studied by abiotic FeII-induced transformations of various ferric oxides like ferrihydrite, goethite, hematite and lepidocrocite. Then, the ability of magnetite was tested to catalyze chemical oxidation (FL and AP) for the degradation of aliphatic and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) at circumneutral pH. Significant degradation of oil hydrocarbons occurring in weathered as well as in crude oil was obtained by both oxidants. Magnetite catalyzed oxidation was also effective for remediation of two PAHs contaminated soils from ancient coking plant sites. No by-products were observed in all batch slurry oxidation systems. Very low hydrocarbon degradation was observed when soluble FeII was used as catalyst under the same experimental conditions. Magnetite also exhibited high reactivity to catalyze chemical oxidation in column experiments under flow through conditions. Oxidation studies revealed the importance of catalyst type for oxidation, PAHs availability in soils and the soil matrix effect. Results of this study suggest that magnetite can be used as iron source to activate both Fenton-like and persulfate oxidation at circumneutral pH. This study has important implications in the remediation of hydrocarbon polluted soils through in-situ chemical oxidation
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Sopaj, Flamur. "Study of the influence of electrode material in the application of electrochemical advanced oxidation processes to removal of pharmaceutic pollutants from water." Phd thesis, Université Paris-Est, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00985537.
Full textAbstract:
Permanent production and use of organic chemicals for many purposes has resulted in their introduction and accumulation in the environment. Depending on their physicochemical properties they can be transported by different ways from the source to very remote regions of the planet. Many organic chemicals are used in agriculture as pesticides for cultures protection or nutrient. Residues of these chemicals can always be found in fields, and under the effect of precipitations they leach and pass in streams and rivers. Pharmaceuticals and personal health care products and other house holding chemicals are continuously introduced in the environment through municipal wastewaters. These substances exhibit, in most of the cases, perturbation effects towards the living organisms, moreover the effect of many of them is not known yet. Despite their concentration in water is low, the exposure of organisms for long periods can lead to negative consequences, but these effects cannot be measured instantly. In order to reduce or avoid the pollution of water with chemicals many water treatment methods has been developed like adsorption of pollutants on adsorbents, membrane filtration, microbiological treatment, chemical oxidation with oxidizing agents and advanced oxidation processes. Most of the methods used in waste water treatment plants (WWTP) do not completely destroy the organic contaminants or they only separate the contaminants from water. Then they have to be deposed somewhere else remaining always a potential source of contamination. Advanced oxidation processes and in particular electrochemical advanced oxidation processes are methods developed later and are proven as more effective as they can completely oxidize the organic matter in water. The subject of this thesis is the use of electro-Fenton, an electrochemical advanced oxidation process for efficient destruction of organic pollutants in aqueous medium. In this method, organic pollutants are eliminated by H hydroxyl radicals (high oxidation power species) which are produced in situ through the Fenton's reagent (H2O2 + Fe2+) itself generated in the solution electrochemically and continuously. In this process, the electrode material is of fundamental importance in order to have an efficient process, so we have studied at large extent the influence of both cathode and anode material in this work. Firstly a systematic study on the oxidation capacity of the process of amoxicillin (AMX) as model pollutant with several anodes materials: BDD, Pt, DSA, PbO2 Carbon felt, Graphite and Carbon fibre was realised. In all cases a stainless steel electrode was used as cathode. The degradation of AMX was followed by HPLC analysis whereas the mineralization efficiency ot the process was measured by total organic carbon analyser (TOC). This revealed that BDD was the most efficient anode for AMX oxidation and DSA was the weakest one. Carbon felt showed a characteristic behaviour; it was very efficient on AMX oxidation but it could not transform AMX to CO2 and H2O. Afterwards four anodes were tested for their influence on electro-Fenton process efficiency namely Pt, BDD, DSA and Carbon felt, the cathode was always carbon felt. Sulfamethazine (SMT) was used as model pollutant. Apparent rate constants have given only moderate values of mineralization for currents lower than 100 mA. Here again the BDD anode was distinguished for its excellent mineralization capacity owing to the additional hydroxyl radicals and other oxidizing species introduced in the system. When electro-Fenton applied good degradation and mineralization results were obtained even with the DSA anode (...)
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Wu, Yanlin. "Application of Fe(III)-EDDS complex in advanced oxidation processes : 4-ter-butylphenol degradation." Thesis, Clermont-Ferrand 2, 2014. http://www.theses.fr/2014CLF22455/document.
Full textAbstract:
Dans cette étude, un nouveau complexe de fer est utilisé dans des processus d’oxydation avancée pour la dégradation de polluants organiques présents dans l’eau. Le fer ferrique (Fe(III)) et l’acide éthylène diamine-N,N’-disuccinique (EDDS) forment un complexe Fe(III)-EDDS dont la structure a été mise en évidence durant ce travail. Les propriétés photochimiques du complexe ont ensuite été évaluées en fonction de différents paramètres physico-chimiques dont le pH qui est apparu comme un paramètre clé pour l’efficacité des processus testés. Ensuite nous avons donc travaillé sur l’utilisation de ce complexe dans les processus de Fenton modifié, photo-Fenton et comme activateur des persulfates (S2O82-). Nos expériences ont été réalisées en présence du 4-tert-butylphénol (4-t-BP) qui est connu pour être un perturbateur endocrinien. Nous avons ensuite mis en évidence les conditions optimales du traitement pour la dégradation du 4-t-BP. Il est apparu que le pH joue un rôle très important et qu’en présence de ce complexe de fer, l’efficacité est plus importante pour des pH neutre ou légèrement basique. L’identification des radicaux oxydants responsables de la dégradation du polluant a également été réalisée. Dans ce cadre nous avons montré que le radical sulfate joue un rôle plus important que le radical hydroxyle lors du processus d’activation des persulfatesAdvanced Oxidation Processes (AOPs) have been proved to be successfully applied in the treatment of sewage. It can decolorize the wastewater, reduce the toxicity of pollutants, convert the pollutants to be a biodegradable by-product and achieve the completed mineralization of the organic pollutants. The Fenton technologies which are performed by iron-activated hydrogen peroxide (H2O2) to produce hydroxyl radical (HO•) has been widely investigated in the past few decades. Recently, Sulfate radical (SO4•-) which was produced by the activation of persulfate (S2O82-) is applied to the degradation of organic pollutants in water and soil. It is a new technology recently developed. It is also believed to be one of the most promising advanced oxidation technologies.In this study, a new iron complex is introduced to the traditional Fenton reaction. The ferric iron (Fe(III)) and Ethylene diamine-N,N′-disuccinic acid (EDDS) formed the complex named Fe(III)-EDDS. It can overcome the main disadvantage of traditional Fenton technology, which is the fact that traditional Fenton technology can only perform high efficiency in acidic condition. Simultaneously, EDDS is biodegradable and it is one of the best environment-friendly complexing agents. On the other hand, the transition metal is able to activate S2O82- to generate SO4•-. Therefore, Fe(III)-EDDS will also be applied to activate S2O82- in the present study. 4-tert-Butylphenol (4-t-BP) has been chosen as a target pollutant in this study. It is widely used as a chemical raw material and is classified as endocrine disrupting chemicals due to the estrogenic effects. The 4-t-BP degradation rate (R4-t-BP) is used to indicate the efficiency of the advanced oxidation processes which are based on Fe(III)-EDDS utilization. The main contents and conclusions of this research are shown as follows:In the first part, the chemical structure and properties of Fe(III)-EDDS and the 4-t-BP degradation efficiency in UV/Fe(III)-EDDS system were studied. The results showed that Fe(III)-EDDS was a stable complex which was formed by the Fe(III) and EDDS with the molar ratio 1:1. From the photoredox process of Fe(III)-EDDS, the formation of hydroxyl radical was confirmed including that HO• is the main species responsible for the degradation of 4-t-BP in aqueous solution. Ferrous ion (Fe(II)) was also formed during the reaction. With the increasing Fe(III)-EDDS concentration, 4-t-BP degradation rate increased but is inhibited when the Fe(III)-EDDS concentration was too high. Indeed, Fe(III)-EDDS is the scavenger of HO•. pH value had a significant effect on the degradation efficiency of 4-t-BP that was enhanced under neutral or alkaline conditions. On the one hand, Fe(III)-EDDS presented in the FeL-, Fe(OH)L2-, Fe(OH)2L3-, Fe(OH)4- four different forms under different pH conditions and they had different sensitivity to the UV light. On the other hand, pH value affected the cycle between Fe(III) and Fe(II ). The formation of hydroperoxy radicals (HO2•) and superoxide radical anions (O2•-) (pka = 4.88) as a function of pH was also one of the reasons. It was observed that O2 was an important parameter affecting the efficiency of this process. This effect of O2 is mainly due to its important role during the oxidation of the first radical formed on the pollutant. (...)
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Korichi, Noussaiba. "Epuration d'effluents pharmaceutiques par plasmas non thermiques couplés à des procédés catalytiques." Electronic Thesis or Diss., Orléans, 2023. http://www.theses.fr/2023ORLE1057.
Full textAbstract:
Le travail de cette thèse vise à étudier un procédé hybride pour le traitement de molécules organiques dans l’eau. Il s’agit du procédé Plasma Non Thermique (NTP) couplé à la catalyse hétérogène de type (Fenton-like). Le paracétamol est utilisé comme la molécule modèle pour cette étude. Deux configurations différentes de réacteur plasma de type Décharge à Barrière Diélectrique (DBD) ont été utilisées : (i) un réacteur multipointes-plan en mode statique ; (ii) un réacteur coaxial tubulaire avec écoulement de la solution à traiter. Afin d’évaluer la synergie entre les deux procédés (plasma et catalyse), les traitements ont été appliqués séparément puis couplés. Les effets synergiques du procédé couplé plasma-catalyse ont été démontré en termes de taux de dégradation, de rendement énergétique et également en termes de la minéralisation de polluant, correspondant à une diminution de la charge organique de la solution avec la conversion du carbone organique en carbone inorganique. La première partie du travail réalisée avec le réacteur multipointes-plan a permis d’établir le rôle efficace du couplage plasma-catalyse en comparaison avec le procédé de plasma seul. En effet, en couplage, une minéralisation de 54 % a été atteinte après traitement de 60 minutes et que le rendement énergétique est augmenté d’un facteur de deux, réduisant ainsi le coût du traitement. Les travaux réalisés sur le réacteur coaxial ont permis d’étudier l’effet de nombreux paramètres sur le couplage plasma-catalyse comme la composition du gaz injecté, du débit de gaz et de liquide, la position du catalyseur par rapport à la décharge plasma, etc. Nous avons ainsi pu montrer l’intérêt de travailler dans un gaz riche en oxygène sur les cinétiques de dégradation et de minéralisation ainsi que le rôle de la puissance électrique appliquée sur les mécanismes d’oxydation. Par exemple, il a été possible d’obtenir une minéralisation de 70 % après 90 min de traitement sous air alors que sous O₂/N₂ (80/20 sccm), la minéralisation atteignait 95 %. La stabilité du catalyseur a également été étudiée en termes de minéralisation après plusieurs réutilisations du catalyseur. Nous avons également démontré le rôle du radical hydroxyle (·OH) sur le traitement avec l’utilisation de piégeurs de radicaux. Effectivement, en présence du méthanol, consommateur des radicaux hydroxyles, une diminution de la dégradation de près de de 50 % a été obtenue et aucune minéralisation n’a été observéeThe work of this PhD thesis aims at studying a hybrid process for the treatment of organic molecules in water. It consists of the Non Thermal Plasma (NTP) process coupled with heterogeneous catalysis (Fenton-like type). Paracetamol is used as the target molecule for this study. Two different configurations of Dielectric Barrier Discharge (DBD) plasma reactor were used: (i) a multi-needles-to-plane reactor in static mode; (ii) a coaxial tubular reactor with flow of the solution to be treated. In order to evaluate the synergy between the two processes (plasma and catalysis), the treatments were applied separately and then coupled. The synergistic effects of the coupled plasma-catalysis process were demonstrated in terms of degradation rate, energy yield, and also in terms of pollutant mineralization, corresponding to a decrease of the organic molecules load in the solution with the conversion of organic carbon into inorganic carbon. The first part of the work carried out with the multi-needles-to-plane reactor allowed to establish the effective role of the plasma-catalysis coupling in comparison with the plasma process alone. Indeed, in coupling, a mineralization of 54% was reached after the 60 minutes of treatment and the energy yield was increased by a factor of two, thus reducing the cost of treatment. The work carried out on the coaxial reactor allowed us to study the effect of many parameters on plasma-catalysis coupling efficiency such as the composition of the injected gas, the gas and liquid flow rate, the position of the catalyst in relation to the plasma discharge, etc. We were thus able to show the interest of working in an oxygen-rich gas on kinetics of degradation and mineralization as well as the role of applied electrical power on the oxidation mechanisms. As an example, it was possible to obtain a mineralization of 70 % after 90 minutes under air, whereas under O₂/N₂ (80/20 sccm), the mineralization reached 95 %. The stability of the catalyst was also studied in terms of mineralization after several reuses of the catalyst. We also demonstrated the role of the hydroxyl radical (·OH) on the treatment with the use of radical scavengers. Indeed, the presence of methanol, known as a scavenger of hydroxyl radicals, a decrease of the degradation of nearly 50% was obtained and no mineralization was observed
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Hong, Junting. "Evaluation of atrazine degradation processes in water by electrical discharges and high-frequency ultrasound : parametric optimization and study of reaction mechanisms." Electronic Thesis or Diss., Compiègne, 2024. http://www.theses.fr/2024COMP2804.
Full textAbstract:
L'objectif principal de la thèse est de développer une technologie efficace pour la dégradation des pesticides. L'herbicide atrazine a été étudié comme molécule modèle. L'atrazine a été dégradée dans l'eau par décharge électrique de haute tension (DEHT), et ses performances de dégradation ont été comparées aux technologies traditionnelles d'oxydation de Fenton et d'ultrasons (US). La détection et la quantification de l'atrazine et de ses métabolites ont été réalisées par chromatographie liquide haute performance et spectrométrie de masse à haute résolution (HPLC-HRMS). Une méthode d'analyse en ligne par HPLC-HRMS combinée à un échantillonnage automatique a été développée pour un suivi en temps réel du processus de dégradation. La technologie DEHT a dégradé efficacement l'atrazine et a réduit les métabolites toxiques générés au cours des processus d’oxydation de Fenton et d’US. Le procédé de DEHT est moins consommateur d'énergie que le procédé d’US tout en atteignant la même efficacité de dégradation de l'atrazine de 89%. Les mécanismes de dégradation de l'atrazine pour les différentes technologies ont été proposés. L'effet d'une matrice réelle (eau du robinet) par rapport à une matrice modèle (eau déminéralisée) sur la dégradation de l'atrazine a été étudié. Les résultats ont montré que dans le cas d’un traitement par DEHT, l'efficacité de dégradation de l'atrazine dans l'eau du robinet était inférieure à celle de l'eau déminéralisée, ce qui peut être lié à la conductivité de l'eau et au mécanisme de génération des arcs électriques dans un milieu conducteur. La toxicité aiguë (CL50) chez la daphnie Daphnia magna a été utilisée pour évaluer la toxicité des différentes solutions de traitement contenant initialement de l'atrazine. La toxicité de la solution d'atrazine traitée par oxydation de Fenton est supérieure à celle traitée par DEHT et USThe main goal of this thesis is to develop an efficient technology for the degradation of pesticides. For this purpose, the widely used herbicide atrazine was studied as a model molecule. Atrazine was degraded in water by high voltage electrical discharge (HVED), and its degradation performance was compared with traditional water treatment technologies Fenton oxidation and ultrasound (US). The detection and quantification of atrazine and its metabolites were achieved by high performance liquid chromatography-high resolution mass spectrometry (HPLC-HRMS). An online analysis method by HPLC-HRMS combined with automatic sampling was developed for real-time monitoring of the degradation process. The HVED technology efficiently degraded atrazine and reduced toxic metabolites generated during Fenton oxidation and US processes. HVED process has less energy consumption than US process while achieving the same 89% atrazine degradation efficiency. The mechanism pathways of atrazine degradation for different technologies were proposed. The effect of real matrix (tap water) versus model matrix (deionized water) on atrazine degradation was studied. Results showed that in HVED treatment, the degradation efficiency of atrazine in tap water was lower than that in deionized water, which may be related to the conductivity of the water and to the mechanism of electric arcs generation in a conductive medium. The acute toxicity (LC50) in Daphnia magna was used to evaluate the toxicity of different treatment solutions initially containing atrazine. The toxicity of atrazine solution treated by Fenton oxidation is higher than that treated by HVED and US
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Robert, Mylène. "Impact of degradation and aging on properties of PFSA membranes for fuel cells." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2021. http://www.theses.fr/2021LORR0004.
Full textAbstract:
Bien que déjà présentées comme une technologie sûre et propre, les piles à combustible à membrane échangeuse de protons (PEMFC) restent confrontées à de solides verrous en termes de durabilité et de fiabilité, limitant leur commercialisation à large échelle. De nombreuses études ont déjà permis d’affiner la compréhension des phénomènes de vieillissement et ont permis de désigner la dégradation de la membrane comme l’un des principaux facteurs limitant la durée de vie des PEMFC. Cette étude vise à apporter des éléments de compréhension sur les mécanismes de dégradations chimique et mécanique par l’intermédiaire de protocoles de vieillissement ex-situ, ainsi qu’à comprendre l’impact de ces dégradations sur la structure et les propriétés fonctionnelles des membranes. Dans un premier temps, il a été nécessaire de clarifier l’influence de la réaction de Fenton, un protocole de vieillissement ex-situ largement reconnu dans la littérature, sur la dégradation chimique des membranes Nafion™. Les résultats ont confirmé que la concentration en réactifs de Fenton influençait significativement la décomposition chimique du polymère, à la fois d’un point de vue chimique et morphologique. Par la suite, nous avons choisi de suivre l’évolution de la dégradation chimique des membranes Nafion™ en fonction du temps et d’étudier son impact sur la structure de la membrane, ses propriétés de sorption et de diffusion de l’eau ainsi que son fonctionnement en pile. À cet égard, différentes techniques de caractérisation telles que la spectroscopie RMN 19F ou 1H ainsi que la spectroscopie FTIR ont permis de corréler les propriétés physico-chimiques de la membrane à ses caractéristiques structurelles et de mettre ainsi en évidence plusieurs marqueurs de la dégradation chimique. Enfin, un dispositif sur-mesure a été conçu afin d’étudier l’impact des contraintes mécanique et chimique conjointes sur les membranes Nafion™. L’objectif de ce dispositif était de reproduire des conditions de vieillissement proches de celles rencontrées lors du fonctionnement en pileAlthough proton-exchange membrane fuel cells (PEMFC) are nowadays considered as a safe and clean energy technology, they still suffer from durability and reliability issues restricting their widespread commercialization. Innumerable studies have already led to a better understanding of aging phenomena and highlighted membrane degradation as one of the main factors limiting PEMFC lifetime. This study aims at bringing some clarifications on the chemical and mechanical degradation mechanisms of membranes through ex-situ aging protocols as well as understanding the impact of these degradations on the membrane structure and functional properties. First, it was necessary to clarify the influence of Fenton’s reaction, an ex-situ aging protocol widely recognized in the literature, on the chemical degradation of Nafion™ membranes. The results confirmed that Fenton’s reagents concentration significantly influenced polymer chemical decomposition, both from a chemical and morphological point of view. Subsequently, we chose to monitor the evolution of pure chemical degradation of Nafion™ membranes as a function of time and to study its impact on the membrane structure, water sorption and diffusion properties, as well as operability in fuel cells. In that respect, various characterization techniques such as 19F or 1H-NMR as well as FTIR spectroscopies allowed us to correlate physico-chemical properties of the membrane to its structural characteristics and to thus highlight several indicators of chemical degradation. Finally, a custom-made device has been developed to study the impact of conjoint mechanical and chemical stress on Nafion™ membranes. The objective of this device was to replicate aging conditions close to those encountered during fuel cell operation
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Lafleur, Gaël. "Nouvelles architectures de composants photoniques par l'ingénierie du confinement électrique et optique." Thesis, Toulouse 3, 2016. http://www.theses.fr/2016TOU30263/document.
Full textAbstract:
Le confinement électrique et optique par oxydation des couches minces d'AlGaAs est une étape essentielle dans la réalisation des composants photoniques actifs et passifs dans la filière de matériaux GaAs. La recherche de performances ultimes sur ces composants nécessite une meilleure maîtrise du procédé d'oxydation ainsi qu'une meilleure connaissance des propriétés optiques de l'oxyde d'aluminium (AlOx). Dans cette perspective, j'ai d'abord réalisé une étude expérimentale de la vitesse d'oxydation des couches d'AlGaAs en fonction de la température du substrat, de la composition en gallium des couches étudiées, de la pression atmosphérique et de la géométrie des mesas considérés. Puis, j'ai établi un modèle anisotrope permettant une meilleure résolution spatiale et temporelle de la forme du front d'oxydation de l'AlAs. Enfin, j'ai exploité ce procédé pour réaliser des composants d'optique guidée notamment des micro-résonateurs puis réalisé des guides optiques à fente et caractérisé leurs performances optiquesOptical and electrical confinement using Al(Ga)As layer oxidation is a key milestone in the fabrication of active and passive GaAs-based photonic components. To optimize those devices, through the control of the optical and electrical confinements, a better modelling of oxidation process and a better understanding of optical properties of aluminum oxide (AlOx) is required. One part of this work is focusing on a throughout experimental study of AlGaAs oxidation kinetics, where I studied different important parameters such as wafer temperature, gallium composition, atmospheric pressure and mesa geometry. Then, I developed a new predictive model taking into account the process anisotropy, thus allowing a better temporal and spatial of AlAs oxidation front evolution. Finally, I could exploit this technological process to realize whispering gallery mode microdisks as well as slot optical waveguides, and I have characterized this latter photonic devices