Photo-oxydation des acides carboxyliques par l’oxygène en présence de dioxyde de titane et d'ions cuivre dissous en solution aqueuse

= The photo-oxidation of carboxylic acids by oxygen in the presence of titanium dioxide and dissolved copper ions

• Auteur / Autrice : Hassan Kazouan
• Direction : Bernard Claudel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie des procédés
• Date : Soutenance en 1992
• Etablissement(s) : Lyon, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Électronique, électrotechnique, automatique (Lyon)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LCGC – Laboratoire de Cinétique et Génie Chimique (Lyon, INSA1970-1992)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Complexes de cuivre

Oxyde de titane

Acides carboxyliques

Oxydants photochimiques

Résumé

L'activité photocatalytique de Ti02 dans l'oxydation par l'oxygène des acides carboxyliques est fortement accrue par la présence d'ions cuivre. Cette activité a été mesurée dans un réacteur semi-fermé, sous irradiation par une lampe à vapeur de mercure pour les,acides acétique et propionique. L'étude de la cinétique du transfert de l'oxygène dans le photo-réacteur a montré que l'étape limitante de la réaction est la catalyse à la surface du solide. L'étude de l'influence des paramètres cinétiques a montré, que l'espèce réactive intermédiaire est le complexe mono-carboxylato du cuivre adsorbé à la surface du solide. Ce complexe est le siège d'un transfert de charge tel que l'anion carboxylate est oxydé et le cation Cu2+ réduit à l'état Cu + , cette réduction étant suivie de la réoxydation par l'oxygène de Cu+ à l'état Cu2+. Ce cycle rédox faisant intervenir le mono-carboxylato du cuivre adsorbé paraît être un schéma général de la photo-oxydation des acides carboxyliques en présence de Ti02. L'intérêt pratique de cette étude est de déboucher sur l'utilisation de l'énergie solaire en vue de l'épuration des eaux usées.

The photocatalytic activity of TiO2 in the oxidation by oxygen of carboxylic acids is strongly enhanced by the presence of copper ions. This activity has been measured for acetic and propionic acids in a semi-batch reactor, irradiated by the light of a mercury vapour lamp. The kinetic study of oxygen transfer in the photo reactor showed that the rate limiting step is the catalysis at the solid surface. The study of the influence of kinetic parameters supports the intermediacy of copper mono-carboxylato complex adsorbed on the TiO2 surface as the reactive species. This complex undergoes a charge transfer in which the carboxylate anion is oxidized and Cu 2+ cation reduced to Cu+, this reduction being followed by the back oxidation of Cu+ to Cu 2+ by oxygen. This redox cycle seems to constitute a general scheme of carboxylic acids photo-oxidation in the presence of TiO2 and dissolved copper ions. The practical interest of this study is to provide a means of harnessing solar energy in view of waste water purification.