Couplage des processus de transformation réductive et d’oxydation chimique : une nouvelle approche pour le traitement des composés polyhalogénés récalcitrants

Coupling reductive transformation process with chemical oxidation : A new approach for the treatment of recalcitrant polyhalogenated compounds

• Auteur / Autrice : Victoria Rybnikova
• Direction : Khalil Hanna
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2016
• Etablissement(s) : Rennes, Ecole nationale supérieure de chimie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière (Rennes1996-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Sciences Chimiques de Rennes
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université Bretagne Loire (2016-2019)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oxydation

Réduction (chimie)

Sols -- Décontamination

Nanoparticules

Biphényles polychlorés

Mots clés libres

Pcb

Pcp

Couplage de procédés

Résumé

Les composés polyhalogénés font partie des 10 polluants les plus courants des sols. Parmi eux, les polychlorobiphényles (PCB) et le pentachlorophénol (PCP) sont considérés comme des polluants prioritaires par l'agence de protection de l'environnement des États-Unis (USEPA) et de l'Union Européenne (AEE). Aujourd’hui, il existe très peu de solutions viables pour une dégradation efficace des PCB dans les sols. L’objectif de ce projet de thèse était d’évaluer, d’une part le procédé combiné réduction-oxydation pour la dégradation des composés polychlorés sous différentes conditions physico-chimiques, et d’autre part, d’étudier le couplage transport/réaction chimique en conditions hydrodynamiques contrôlées et favorables au traitement (réactions en colonne). Quatre types de nanoparticules, fer zéro-valent (Fe0), particules bimétalliques (Fe/Ni), magnétite (Fe3O4) et magnétite substituée au Ni (Fe3-xNixO4) ont été synthétisées et caractérisées. Ces nanoparticules ont été utilisées pour la dégradation des PCB et du PCP. Trois types de réactions ont été évalués : (i) déchloration réductive, (ii) oxydation chimique et (iii) déchloration réductive, suivie de l’ajout d’un oxydant (i. E. Approche combinée). La transformation réductive et/ou l’oxydation chimique des PCB et du PCP dans des sols historiquement contaminés ont été d’abord étudiées en conditions batch. Ensuite, des expériences en colonne ont été effectuées afin d’évaluer la dégradation en conditions hydrodynamiques saturées et insaturées.

Polyhalogenated compounds are ones of the 10 most common soil pollutants. Some of them, such as polychlorinated biphenyls (PCBs) and pentachlorophenol (PCP) are considered as priority pollutants by the Environmental Protection Agency of United States (USEPA) and Europe (EEA). Today there are few viable solutions for efficient degradation of PCBs in soils. The objective of this study was to assess, firstly, the combined oxidation-reduction process for degradation of polychlorinated compounds under different physico-chemical conditions, and, secondly, to study their dégradation under controlled hydrodynamic conditions favorable for treatment (column reactions). Four types of nanoparticles, including the zero-valent iron (Fe0), bimetallic nanoparticles (Fe/Ni), magnetite (Fe3O4) and Ni-substituted magnetite (Fe3-xNixO4) were synthesized and characterized. These nanoparticles were used for the degradation of PCBs and PCP. Three types of reactions were evaluated: (i) reductive dechlorination, (ii) chemical oxidation, and (iii) reductive dechlorination, followed by the addition of an oxidant (i. E. Combined approach). Reductive transformation and/or chemical oxidation of PCBs and PCP in historically contaminated soils were firstly studied in batch conditions. Then, column experiments were carried out to evaluate the degradation in saturated and unsaturated hydrodynamic conditions.