Thèse soutenue

Nouvelles membranes photocatalytiques poreuses à base de TiO2 préparées par dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) pour la dégradation de polluants organiques dans les technologies de traitement d’eau
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Auteur / Autrice : Ming Zhou
Direction : Stéphanie RoualdesVlastimil FilaEnrica FontananovaAndré Ayral
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie et physicochimie des matériaux
Date : Soutenance le 23/07/2015
Etablissement(s) : Montpellier en cotutelle avec Technical University of chemistry and technology (Prague), Università degli studi della Calabria. Dipartimento di Chimica e Tecnologie Chimiche
Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences Chimiques (Montpellier ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Européen des membranes (Montpellier)
Jury : Président / Présidente : Vasile Hulea
Examinateurs / Examinatrices : Stéphanie Roualdes, Vlastimil Fila, Enrica Fontananova, André Ayral, Vasile Hulea, Zoltán Hórvölgyi, Petr Spatenka, Jean-Christophe Remigy, Efrem Curcio
Rapporteurs / Rapporteuses : Zoltán Hórvölgyi, Petr Spatenka, Jean-Christophe Remigy

Résumé

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Le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma est appliqué pour préparer des couches minces amorphes de TiO2 à basse température. Un recuit à 300 °C pendant un temps minimum de 4,5 h permet de former la phase cristalline anatase. Les principales caractéristiques de ces couches minces comme leur structure cristalline, leur microstructure, leur largeur de bande interdite et leur hydrophilie de surface, sont déterminées. Leurs performances fonctionnelles comme photocatalyseurs sont d'abord examinées selon le test breveté par Pilkington, consistant à éliminer sous irradiation UV de l'acide stéarique préalablement adsorbé sur les couches de TiO2 ici déposées sur des plaquettes de silicium. Des membranes M100 (couche continue de TiO2) et M800 (couche de TiO2 couvrant les grains de support) sont préparées sur les couches de surface macroporeuses de supports poreux en alumine, de tailles moyennes de pores respectives, 100 nm et 800 nm. Ces membranes sont testées en condition "statique", avec la diffusion d'un soluté organique dilué dans l'eau. Pour le bleu de méthylène, on montre que la quantité de composé détruit par unité de surface de membrane et par unité de temps est égale à 2 × 10-8 mol m-2 s-1 pour la membrane M100 et 1 × 10-8 mol m-2 s- 1 pour la membrane M800. Ces membranes sont également testées dans des conditions "dynamiques", à savoir en procédé baromembranaire, avec deux configurations différentes (couche photocatalytique du côté de l'alimentation ou du côté du perméat) et trois composés organiques différents (bleu de méthylène, acide orange 7 et phénol). La modélisation du procédé (adsorption et réaction photocatalytique) est finalement réalisée à partir des données expérimentales disponibles.