Oxydation de molécules modèles en solution aqueuse par ozonation catalytique

par Quang Minh Bui

Thèse de doctorat en Chimie et microbiologie de l'eau

Sous la direction de Nathalie Karpel vel Leitner.

Soutenue en 2009

à Poitiers .


  • Résumé

    L'objectif de ce travail a été d'examiner et de démontrer l'activité d'un catalyseur hétérogène lors de l'ozonation de solution aqueuse de quelques molécules modèles. Il devrait également permettre une meilleure connaissance des mécanismes impliqués dans ce système oxydant. Pour cela, une étude de l'oxydation par ozonation catalytique de quelques composés réfractaires (acide pyruvique, acétique, oxalique et oxamique) et de composés pharmaceutiques (iohexol, progestérone) a été menée. Dans une première partie, une augmentation de la dégradation et de la minéralisation des acides carboxyliques et de l'acide oxamique lors de l'ozonation catalytique a été observée. Les acides acétique et oxalique formés lors de l'oxydation de l’acide pyruvique sont les sous-produits majoritaires. La formation importante de l'ion ammonium par rapport à l'ion nitrate pour l'oxydation de l'acide oxamique montre une différence de mécanisme entre l'ozonation catalytique et l'oxydation par les radicaux hydroxyles ou l'ozone moléculaire. Dans une deuxième partie, consacrée à de plus faibles concentrations en composés a montré que l'iohexol et la progestérone peuvent être dégradés par ozonation. La présence de catalyseur accélère la réaction. Aucune de sous-produits n'a cependant été mise en évidence entre les deux systèmes oxydants. Les étapes du mécanisme comprendraient (1) l'interaction de l'ozone avec du catalyseur, (2) l'adsorption du composé sur le site actif formé, (3) l'oxydation du composé organique adsorbé, (4) la désorption des sous-produits. Le procédé d’ozonation catalytique peut donc l'oxydation de composés réfractaires mais aussi une voie de dégradation complémentaire pour les composés réactifs vis-à-vis de l'ozone ou des radicaux hydroxyles.

  • Titre traduit

    Oxidation of the model molecules in solution aqueous by catalytic ozonation


  • Résumé

    The aim of this work is to examine and demonstrate the activity of a heterogeneous catalyst in the ozonation of an aqueous solution of some model molecules. The objective is also to better understand the mechanisms of this process. The oxidation of some refractory compounds (pyruvic acid, acetic, oxalic, and oxamic) and pharmaceutical compounds (iohexol, progesterone) by catalytic ozonation was carried out. In a first part, an enhancement of efficiency and mineralization of carboxylic acids and oxamic acid in catalytic ozonation was archived. The acetic acid and oxalic acid were formed the majority of by-products during the oxidation of pyruvic acid. Important formation of ammonium ion versus the nitrate ion for the oxidation of oxamic acid shows a difference between the mechanism of catalytic ozonation and oxidation by hydroxyl radical or ozone molecule. In the second part, for the pharmaceutical compounds studied (iohexol and progesterone), a degradation and identification of by-products of oxidation in catalytic ozonation versus ozonation was undertaken. Although the catalytic process unables the enhancement of the kinetic of oxidation, neither difference of by-products was observed which show the oxidation through free radicals. This effect of the catalyst promoted ozonation involves a process for degradation by the active species formed and hydroxyl radicals. The scheme of the reaction pathway was suggested that the mechanism consist of the steps: (1) the interaction of ozone with catalyst (2) adsorption of the compound on the active site formed, (3) oxidation of organic compound adsorbed, (4) desorption of the by-products.

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  • Détails : 1 vol. (134 p.)
  • Annexes : Bibliogr. 9 p.

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