Films électrodéposés d'oxydes de manganèse : application à la dégradation des polluants émergents dans l'environnement

par Anne Pensel

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Annie Chaussé et de Sophie Peulon.

Le président du jury était Georges Calas.

Le jury était composé de Jean-Yves Salpin.

Les rapporteurs étaient Daniel Lincot, Hervé Gallard.


  • Résumé

    Ce travail de thèse présente l'utilisation réussie de films minces électrodéposés de birnessite, en spontanée et comme matériau électrode lors d'un traitement électrochimique, pour la dégradation de polluants émergents régulièrement retrouvés dans l’environnement. Les polluants étudiés sont des représentants de familles de polluants: pesticides, produits industriels et médicaments. Nos choix se sont portés sur le glyphosate, (N-(phosphonométhyl) glycine), principe actif du Roundup®, herbicide le plus couramment utilisé au monde, l’AMPA (acide aminométhylphosphonique), son principal métabolite, plus toxique et persistant que son parent, l’acide (diéhylènetriaminepenta) méthylène phosphonique (DTPMP), un antitartre consommé dans le monde en milliers de tonnes, et le sulfaméthoxazole (SMX), un des antibiotiques les plus fréquemment décelés dans les cours d'eau et les eaux souterraines. Le traitement électrochimique, facile à mettre en œuvre du fait des conditions très douces, est particulièrement efficace pour dégrader et minéraliser ces polluants organiques, conduisant à de très bonnes capacités de dégradation et de minéralisation. Les caractérisations du matériau, de l’échelle macroscopique à l’échelle microscopique à l’aide de la microscopie électronique à balayage (MEB), la diffraction des rayons X (DRX), la spectroscopie EXAFS/XANES et la spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS), nous ont permis d’approfondir nos connaissances du matériau avant utilisation, et de valider qu’il conservait sa structure après interaction spontanée ou traitement électrochimique, et ce même en extrême surface. Ces résultats très encourageants ont été obtenus à des coûts énergétiques très bas, nous permettant d'envisager une possible application pour le traitement des eaux usées en complément des traitements existants ou directement à la source de pollution.

  • Titre traduit

    Thin films of manganese oxides electrodeposited : application to the degradation of emerging contaminants in the environment


  • Résumé

    This thesis presents the successful use of birnessite electrodeposited thin films, for spontaneous interactions and as a material electrode during electrochemical treatment for the degradation of emerging pollutants which are regularly found in the environment. The pollutants studied are representatives of different families: pesticides, industrial products and drugs. Our choices have been focused on glyphosate (N- (phosphonomethyl) glycine), the active ingredient of Roundup®, the most widely herbicide used in the world, AMPA (aminomethylphosphonic acid), its major metabolite, more toxic and persistent than its parent, (diehylenetriaminepenta) methylenephosphonic acid (DTPMP), an anti-tartar consumed worldwide in thousands of tons, and sulfamethoxazole (SMX), one of antibiotics the most frequently detected in rivers and groundwater. The electrochemical treatment, easy to implement in very soft conditions, is particularly effective to degrade and mineralize these organic pollutants, with very good capacities of degradation and mineralization. The characterizations of material, from macroscopic scale to microscopic scale, using Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), EXAFS/XANES spectroscopy and X-ray photoelectron spectrometry (XPS), have allowed us to deepen our knowledge on the material before his use, and to validate that its structure stayed identical after spontaneous interactions or electrochemical treatment, even at the extreme surface. These encouraging results were obtained at very low energy costs, allowing us to consider possible application for wastewater treatments, in addition to existing treatments or directly to the source of pollution.



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