Films électrodéposés d'oxydes de manganèse : application à la dégradation des polluants émergents dans l'environnement

Thin films of manganese oxides electrodeposited : application to the degradation of emerging contaminants in the environment

• Auteur / Autrice : Anne Pensel
• Direction : Annie Chaussé, Sophie Peulon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 25/11/2016
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire analyse et modélisation pour la biologie et l'environnement (Evry, Essonne ; 1998-)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université d'Évry-Val-d'Essonne (1991-....)
• Jury : Président / Présidente : Georges Calas
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Yves Salpin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Daniel Lincot, Hervé Gallard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dépôt électrolytique

Minéralisation (biologie)

Eau -- Épuration

Contaminants d'intérêt émergent dans l'eau

Mots clés libres

Phyllomanganate

Résumé

Ce travail de thèse présente l'utilisation réussie de films minces électrodéposés de birnessite, en spontanée et comme matériau électrode lors d'un traitement électrochimique, pour la dégradation de polluants émergents régulièrement retrouvés dans l’environnement. Les polluants étudiés sont des représentants de familles de polluants: pesticides, produits industriels et médicaments. Nos choix se sont portés sur des polluants consommés dans le monde en milliers de tonnes et décelés fréquemment dans les cours d'eau et les eaux souterraines, et pouvant présenter une toxicité avérée. Le traitement électrochimique, facile à mettre en œuvre du fait des conditions très douces, est particulièrement efficace pour dégrader et minéraliser ces polluants organiques, conduisant à de très bonnes capacités de dégradation et de minéralisation. Les caractérisations du matériau, de l’échelle macroscopique à l’échelle microscopique à l’aide de la microscopie électronique à balayage (MEB), la diffraction des rayons X (DRX), la spectroscopie EXAFS/XANES et la spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS), nous ont permis d’approfondir nos connaissances du matériau avant utilisation, et de valider qu’il conservait sa structure après interaction spontanée ou traitement électrochimique, et ce même en extrême surface. Ces résultats très encourageants ont été obtenus à des coûts énergétiques très bas, nous permettant d'envisager une possible application pour le traitement des eaux usées en complément des traitements existants ou directement à la source de pollution.

This thesis presents the successful use of birnessite electrodeposited thin films, for spontaneous interactions and as a material electrode during electrochemical treatment for the degradation of emerging pollutants which are regularly found in the environment. The pollutants studied are representatives of different families: pesticides, industrial products and drugs. Our choices have focused on pollutants consumed in the world in thousands of tons and frequently detected in watercourses and groundwater, and may have proven toxicity. The electrochemical treatment, easy to implement in very soft conditions, is particularly effective to degrade and mineralize these organic pollutants, with very good capacities of degradation and mineralization. The characterizations of material, from macroscopic scale to microscopic scale, using Scanning Electron Microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), EXAFS/XANES spectroscopy and X-ray photoelectron spectrometry (XPS), have allowed us to deepen our knowledge on the material before his use, and to validate that its structure stayed identical after spontaneous interactions or electrochemical treatment, even at the extreme surface. These encouraging results were obtained at very low energy costs, allowing us to consider possible application for wastewater treatments, in addition to existing treatments or directly to the source of pollution.