Synthesis and evaluation of phosphorus polymers for the treatment of effluents contaminated by lanthanides and actinides

par Xianyu Ding

Thèse de doctorat en Chimie et Physico-Chimie des Matériaux

Sous la direction de Sophie Monge.

Soutenue le 16-12-2020

à Montpellier , dans le cadre de Sciences Chimiques , en partenariat avec Institut Charles Gerhardt (Montpellier) (laboratoire) .

  • Titre traduit

    Synthèse et évaluation de polymères phosphorés pour le traitement d’effluents chargés en lanthanides et actinides


  • Résumé

    Les travaux de cette thèse concernent la synthèse de monomères et de polymères phosphorés et la caractérisation de leurs propriétés complexantes envers des lanthanides (Ln) et des actinides (Ac) (représentant des éléments radioactifs). Le polymère poly(diéthyl-6-(acrylamido) hexylcarbamoylmethylphosphonate) (P(CPAAm6C)) et son dérivé mono-hydrolysé mhP(CPAAm6C), contenant des groupes carbamoylméthylphosphonate, ont été évalués pour leur sorption de gadolinium (Gd(III)) et de thorium (Th(IV)), par dosage en solution et par calorimétrie de titrage pour déterminer les constantes de sorption. Puis un nouveau monomère de type oxymethylphosphonate (DiAPC1) a été synthétisé et polymérisé. Les polymères avant et après hydrolyse, nommé poly((acryloyloxymethyl) acide phosphonique) (hP(APC1)) ont été évalués pour leurs interactions avec le cérium (Ce(III)) et le néodyme (Nd(III)). Enfin un autre monomère contenant une fonction polymérisable de type acrylamide et un groupement phosphonate, nommé diéthyl-2-(acrylamido)éthylphosphonate (DAAmEP), a été utilisé afin d’obtenir le polymère P(DAAmEP) correspondant. Il a ensuite été hydrolysé afin d’aboutir à la forme acide phosphonique (hP(DAAMEP)). Les deux polymères ont été testés pour leur extraction de gadolinium (Gd(III)), du cérium (Ce(III)), du néodyme (Nd(III)) et du thorium (Th(IV)).


  • Résumé

    The work reported in this manuscript deals with the synthesis of phosphonic monomers and polymers, together with the characterization of their complexing properties for selected lanthanides (Ln) and actinides (Ac). The poly(diethyl-6-(acrylamido) hexylcarbamoylmethylphosphonate) (P(CPAAm6C)) and its mono-hydrolysed derivative mhP(CPAAm6C), which contained carbamoylmethylphosphonate groups, were first evaluated for the sorption of gadolinium (Gd(III)) and thorium (Th(IV)), using analytical and calorimetric (ITC) tools. Then, a new monomer oxymethylphosphonate (DiAPC1) was synthesized and polymerized. Polymers before and after hydrolysis, poly((acryloyloxymethyl) phosphonic acid) (hP(APC1)), were evaluated with cerium (Ce(III)) and neodymium (Nd(III)). Finally, another monomer containing acrylamide polymerizable group and phosphonate, named diethyl-2-(acrylamido)ethylphosphonate (DAAmEP), was used to obtain P(DAAmEP) and then hydrolysed leading to hP(DAAMEP). Both polymers were finally evaluated with gadolinium (Gd(III)), cerium (Ce(III)), neodymium (Nd(III)), and thorium (Th(IV)).


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