Thèse soutenue

Dégradation photochimique et photocatalytique en solutions aqueuses de composés pharmaceutiques et de soins personnels (PPSP) : application à l'aténolol et à l'acide 2-phenylbenzimidazole-5-sulfonique
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Auteur / Autrice : Yuefei Ji
Direction : Jean-Marc ChovelonShixiang Gao
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie de l'environnement
Date : Soutenance le 19/05/2014
Etablissement(s) : Lyon 1 en cotutelle avec Nanjing University (Chine)
Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale de Chimie (Lyon ; 2004-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherches sur la Catalyse et l'Environnement de Lyon (Villeurbanne, Rhône)
Jury : Président / Présidente : Junhe Lu
Examinateurs / Examinatrices : Jean-Marc Chovelon, Corinne Ferronato, Khalil Hanna, Xi Yang
Rapporteurs / Rapporteuses : Gilles Mailhot

Résumé

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Dans ce travail, nous avons étudié la dégradation photochimique et photocatalytique de l'aténolol (ATL) et du 2-phénylbenzimidazole-5-sulfonique acide (PBSA) soit dans des solutions aqueuses de qualité milli-Q dopée ou non avec des espèces présentes dans les eaux naturelles (ions bicarbonate, nitrate, substances humiques) soit dans de l'eau naturelle (eau du Rhône). Nos résultats ont montré que la photolyse directe de l'ATL est faible, l'ATL présentant une faible absorbance pour les longueurs d'onde supérieures à 290 nm. C'est donc la photolyse induite par exemple par des photo-sensibilisateurs tels que le nitrate qui peuvent contribuer à son processus de dégradation dans les eaux naturelles ensoleillées. En revanche, dans le cas du PBSA, la photolyse directe a été jugée importante alors que la photolyse indirecte jouerait un rôle moindre dans les eaux de surface naturelles, cette dégradation étant fortement inhibé par la présence des ions hydrogénocarbonates. Dans les deux cas, les réactions de photolyse (directs ou indirects) obéissent généralement à des cinétiques de pseudo-premier ordre et peuvent être influencées par le pH de la solution, la coexistence d'autres constituants de l'eau tels que la matière organique dissoute (MOD) et de l'ion bicarbonate (HCO3-). L'oxydation photocatalytique de l'ATL et du PBSA ont également été étudiés dans des solutions aqueuses de TiO2 en suspension. Nous avons montré que les cinétiques étaient fortement dépendantes du type et de la concentration en photocatalyseur, du pH de la solution et de la concentration en substrat. Dans les deux cas, le radical hydroxyle serait la principale espèce réactive responsable de la dégradation de ces composés. Ici aussi, l'efficacité de la dégradation est largement influencée par les constituants de la matrice de l'eau. Il convient de noter que le TiO2 Degussa P25 a montré l'activité photocatalytique le plus élevée par rapport aux autres catalyseurs de type Hombikat UV 100, le PC 500 de millennium et le rutile d'Aldrich. En ce qui concerne la minéralisation des polluants, les mesures de COTmètre montrent une diminution beaucoup plus lente par rapport à la disparition des composés parents, cependant, la minéralisation complète peut être obtenue avec une plus longue durée d'irradiation