Réduction des espèces nitrates dans l'eau sur catalyseurs bimétalliques à base de palladium

Reduction of nitrate in water over bimetallic palladium catalysts

• Auteur / Autrice : Danns Pereira Barbosa
• Direction : Florence Epron, Maria do Carmo Rangel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique, minérale et industrielle
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Poitiers en cotutelle avec Universidade federal da Bahia

Mots clés

Mots clés contrôlés

Indium

Palladium

Catalyseurs métalliques

Dénitrification

Styrène

Résumé

L'utilisation généralisée d'engrais azotés, ainsi que des systèmes d'assainissement rudimentaire et les activités d'élevage ont accru la contamination des eaux souterraines utilisées pour l'approvisionnement urbain. En raison des risques graves pour la santé humaine de la présence excessive de nitrates dans l'eau potable, une grande attention a été accordée au développement des technologies pour les éliminer de l'eau. Dans ce travail, des catalyseurs bimétalliques de palladium et d'étain ou d'irridium supportés sur styrène-divinylbenzène (sty-DVB) sulfonés ont été préparés par deux méthodes : par imprégnation successive et par réduction catalytique. Les catalyseurs de palladium 5% massique et avec différentes teneurs (0,5, 2 et 4% massiques) d'étain et d'irridium ont été évalués dans la réduction des espèces de nitrate par l'hydrogène, en présence et en absence de dioxyde de carbone. Les catalyseurs palladium-indium ont été plus actifs et moins sélectifs en azote que les catalyseurs avec palladium-étain. En outre, les catalyseurs contenant de l'étain et préparés par réduction catalytique ont conduit à des catalyseurs plus actifs que ceux préparés par imprégnation successive. Le contraire a été observé pour les catalyseurs avec l'irridium. Pour la plupart des échantillons, le dioxyde de carbone améliore l'activité, diminue la sélectivité en nitrite et augmente celle en ammonium. Les meilleures performances ont été montrées par les catalyseurs 5%Pd2%Sn/Sty-DVB (activité = 15,2 µmolmin⁻¹g⁻¹, sélectivité en azote = 98%) et 5%Pd0,5%In/Sty-DVB (activité = 18,8 µmolmin⁻¹g⁻¹, sélectivité en azote = 89 %) préparés respectivement par imprégnation successive et réduction catalytique.

The large use of nitrogen fertilizers, as well as the rudimentary sanitation systems and the livestock activities, has increased the contamination of groundwater and thus of potable water. Due to the serious health risks of nitrate species for human healthy, the technologies available for removing them from water have been received increasing attention in recent year. Therefore, bimetallic catalysts based on palladium and tin or indium supported on sulfonated styrene-divinylbenzene (Sty-DVB) were prepared by two methods : successive impregnation and catalytic reduction. Catalysts with 5% w/w of palladium and several amounts (05,2 znd 4% w/w) of tin or indium were obtained evaluated in the reduction of nitrate species in water in the presence and in the absence of carbon dioxide. The indium-based catalysts were more active in the reduction of nitrate species and less selective to nitrogen than the tin-based ones. In addition, for the tin-based samples the catalytic reduction method led to more active catalysts than the successive impregnations one. An opposite behavior was noted for indium-containing catalysts. For most samples, carbon dioxide improved the activity, decreased the nitrite selectivity and increased the production of ammonium species. The best performance was shown by the 5%Pd2%Sn/Sty-DVB (activity = 15,2 µmol. Min⁻¹g⁻¹, nitrogen selectivity = 98%) and 5%Pd0,5%In/Sty-DVB (activity = 18,8 µmol. Min⁻¹g⁻¹, nitrogen selectivity = 89 %) samples, prepared by successive impregnations and catalytic reduction, respectively.