Etude de la transformation photocatalytique de deux herbicides de la famille des phénylures (linuron et monolinuron) en solution aqueuse

Study of the photocatalytic transformation oftwo phenylureas herbicides (linuron and monolinuron) in aqueous solution

• Auteur / Autrice : Razika Zouaghi
• Direction : Sylvie Guittonneau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie de l'environnement
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Chambéry

Mots clés

Mots clés contrôlés

Solutions aqueuses (chimie)

Photocatalyse

Transformation

Herbicides

Résumé

Cette étude a eu pour but d'évaluer I'éfficacité du traitement photocatalytique et les potentialités du couplage photocatalyse/ultrasons en présence de TiO2 sous irradiation solaire simulée pour I'élimination de polluants organiques en milieu aqueux. L'étude cinétique de la dégradation photocatalytique, sonolytique et sonophotocatalytique de deux herbicides: linuron et monolinuron a montre que leur élimination est très efficace par ces procédés d'oxydation avancés. Ces deux herbicides, qui se différent par Ie nombre de chlore sur Ie cycle benzénique, présentent une réactivité comparable vis-à-vis des procédés utilisés. Le processus photocatalytique est considérablement affecté par les paramètres opératoires ([TiO2], [MLN], flux photonique, pH et nature du catalyseur). La méthode des plans d'expériences a permis de modéliser la pseudo constante cinétique d'ordre 1 du monolinuron en fonction de certains paramètres selon un modèle polynomiale du second degré permettant ainsi de quantifier I'influence de chaque paramètre sur la constante cinétique du substrat et de révéler les interactions possible entre ces paramètres. Les ultrasons a 800 kHz sont plus efficaces que les ultrasons à 20 kHz pour I'élimination des composés organiques. L'activité sonochimique dépend de la fréquence ainsi que de la puissance ultrasonore. Cependant la présence des particules en solution durant I'irradiation ultrasonore améliore I'efficacité de ce procédé a 20 kHz, en agissant comme germe de cavitation. Par ailleurs, pour I'emploi simultané des deux procédés, on n’a constaté une amélioration qu'à 20 kHz et Ie couplage des ultrasons a 800 kHz inhibe fortement la photocatalyse. Enfin, la présence de pièges à radicaux (ions bicarbonate ou tert-butanol) inhibe fortement Ie processus photocatalytique et sonolytique, indiquant ainsi la prédominance de I'oxydation par voie radicalaire

The aim of this study has been focused on the evaluation of the effectiveness of photocatalyst treatment and the potentialities of the combination photocatalysis/ultrasound in presence of TiO2, under simulated solar irradiation, for the elimination of the organic polluants in aqueous medium. The kinetic study of the photocatalytic, sonolytic and sonophotocatalytic degradation of two herbicides: linuron and monolinuron has showed that their elimination has been very effective by these two advanced oxidation processes. Thus, these two herbicides which are different by the number of chlorine on the aromatic ring, present a similar reactivity towards the used processes. The photocatalytic process is considerably affected by experimental parameters such as: [TiO2], [MLN], photonic flux, pH and nature of the catalyst. The method of experimental design has allowed to modelling the pseudo- first order kinetic constant of monolinuron in term of certain parameters according to a second order polynomial model permitting to quantify the influence of each parameter on the kinetic constant of the substrate and to reveal consequently the possible interactions between those parameters. The ultrasound at 800 kHz is more efficient than those at 20 kHz for the elimination of the organic compounds. The sonochemical activity depends on the frequency and also on the ultrasound power. However, the presence of the particles in solution during the ultrasonic irradiation improves the efficiency of the process at 20 kHz, by acting as a cavitation germ. For their simultaneous use, we have observed an enhancement of degradation at 20 kHz only. And high frequency at 800 kHz inhibits greatly the photocatalysis. Finally, the presence of the scavengers (ions bicarbonate or tert-butanol) inhibits the photocatalysis and sonolysis, indicating thus the predominance of the oxidation by radical way