Réactivité d'un oxyde de manganèse naturel vis-à-vis de composés pharmaceutiques

par Mélissa Huguet

Thèse de doctorat en Chimie et microbiologie de l'eau

Sous la direction de Hervé Gallard.

Soutenue le 16-11-2012

à Poitiers , dans le cadre de École doctorale Sciences pour l'environnement Gay Lussac (La Rochelle ; 2009-2018) , en partenariat avec Laboratoire de chimie et microbiologie de l’eau - LCME (Poitiers) (laboratoire) et de École nationale supérieure d'ingénieurs (Poitiers) (faculte) .

Le président du jury était Michel Baudu.

Le jury était composé de Hervé Gallard.

Les rapporteurs étaient Juan Luis Acero, Khalil Hanna.

mots clés

• Oxydes de manganèse
• Traitement de l'eau
• Polluants
• Oxydation
• Adsorption
• Oxydes de manganèse
• Eau -- Épuration
• Polluants
• Oxydation
• Adsorption

Résumé

La réactivité d'un oxyde de manganèse naturel vis-à-vis de quatre composés pharmaceutiques a été étudiée. Alors que la carbamazépine ne présente aucune interaction avec l'oxyde, le paracétamol est éliminé pour des temps de séjour en colonne de quelques minutes et converti en benzoquinone (BZQ) pour pH < 6. La vitesse d'oxydation diminue quand le pH augmente. Le tampon MOPS inhibe la réactivité par des phénomènes de compétition. Le manganèse dissous n'a pas d'influence mais les matières organiques inhibent la formation de BZQ probablement par des réactions de couplage croisées. Le diclofénac est éliminé dans les mêmes conditions avec des effets similaires du pH et du MOPS. L'identification des sous-produits a mis en évidence une décarboxylation du diclofénac. Une analyse par ATR-FTIR a montré l'adsorption du triclosan mais pas d'oxydation. Des capacités d'adsorption ont été obtenues en réacteur fermé et en colonne. Les oxydes de manganèse peuvent ainsi participer à la dégradation de ces molécules dans l'environnement et le traitement de l'eau.

mots clés

• Manganese oxide
• Water treatment
• Contaminants
• Oxidation
• Sorption

Titre traduit

Reactivity of a natural manganese oxide with pharmaceuticals

Résumé

The reactivity of a natural manganese oxide towards four pharmaceutical compounds was studied. Whereas carbamazepine does not interact with the oxide, paracetamol is eliminated for residence time of a few minutes during column experiment and converted into benzoquinone (BZQ) for pH < 6. The oxidation rate decreases with increasing pH. MOPS buffer inhibits the reactivity because of competition mechanism. Dissolved manganese has no effect but organic matter reduces BZQ formation probably through cross coupling reactions. Diclofenac is eliminated in the same conditions with similar effect of pH and MOPS. Identification of by-products shows decarboxylation of diclofenac. ATR-FTIR analysis shows adsorption of triclosan without oxidation. Sorption capacities were obtained in column and closed reactors. Manganese oxides can then participate to the degradation of these molecules in the environment and water treatment.