Réduction catalytique des nitrates

Catalytic nitrate reduction in water

• Auteur / Autrice : Priyanka Gheek
• Direction : Thierry Zimny, Janusz Trawczyński
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 14/09/2010
• Etablissement(s) : Metz en cotutelle avec Politechnika Wrocławska
• Ecole(s) doctorale(s) : SESAMES - Ecole Doctorale Lorraine de Chimie et Physique Moléculaires
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LCME - Laboratoire de chimie et méthodologie pour l'environnement - EA 4164
• Jury : Président / Présidente : Andrzej Kotarba
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patrick Da costa, Gisèle Finqueneisel

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dénitrification

Catalyse

Nitrates

Mots clés libres

Nitrate

Catalyseurs supportés

Dégradation catalytique

Résumé

Nous avons choisi d’étudier la conversion catalytique des nitrates dissous qui sont une cause majeure de contamination des eaux. C’est un procédé complexe en plusieurs étapes qui suit la réaction : NO3- → NO2- → [NO] → N2 + NH4+ + OH-Le but scientifique de cette thèse a été de déterminer une relation entre la structure physico-chimique des catalyseurs supportés et leur activité et leur sélectivité dans la réduction des nitrates. Les cinétiques de réaction ont également été étudiées en relation avec la structure des catalyseurs supportés Les travaux réalisés ont été axés autour des points suivants : 1. Elaboration des supports de catalyseurs : Deux groupes principaux de matériaux ont été étudiés : des matériaux carbonés et des matériaux inorganiques qui ont été modifiés par un traitement acide ou basique ou par dépôt des oxydes (Al2O3, ZrO2 seuls ou en mélange). 2. Synthèse du catalyseur : Les oxydes de métaux nobles et de transition ont été fixés sur les supports. Des systèmes monométalliques avec Pt et Pd et bimétalliques Pd-Cu ont été étudiés puis caractérisés par de nombreuses techniques. L’efficacité des ces supports a été déterminée en fonction de leur activité catalytique. 3. Détermination des propriétés catalytiques : Le rôle et l’effet des paramètres tels que nature du support, composition de la phase active, présence de sels inorganiques dans le milieu réactionnel, nature du réducteur sur la vitesse de réduction des nitrates et sélectivité des réactions ont été largement étudiés La discussion générale fait ressortir les combinaisons support/catalyseur les plus efficaces pour la dénitrification des eaux de consommation

We chose to study the catalytic conversion of dissolved nitrate, which are a major cause of water contamination. It is a complex process into several steps following the reaction: NO3- → NO2-→ [NO] → N2 + NH4+ + + OH- The scientific goal of this thesis was to determine a relationship between the physico-chemical structure of catalysts and their activity and selectivity in the reduction of nitrates. The reaction kinetics were also studied in relation to the structure of catalysts. The work focused around the following points: 1. Preparation of catalyst supports: Two main groups of materials were studied: carbon materials and inorganic materials that have been modified by acid or base treatment or by deposit oxides (Al2O3, ZrO2 alone or in mixture). 2. Synthesis of catalyst: oxides of noble and transition metals have been established on the supports. Systems with monometallic Pt and Pd and bimetallic Pd-Cu have been studied and characterized by many techniques. The effectiveness of these materials was determined depending on their catalytic activity. 3. Determination of the catalytic properties: The role and effect of parameters such as support, type of medium, active phase composition, the presence of inorganic salts in the reaction medium, nature of reducing on the rate of nitrate reduction and selectivity of the reactions were widely studied. The debate highlights the combination support / most effective catalyst for denitrification of drinking water