Synthèse et évaluation de polymères phosphorés pour le traitement d’effluents chargés en lanthanides et actinides

Synthesis and evaluation of phosphorus polymers for the treatment of effluents contaminated by lanthanides and actinides

• Auteur / Autrice : Xianyu Ding
• Direction : Sophie Monge
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie et physico-chimie des matériaux
• Date : Soutenance le 16/12/2020
• Etablissement(s) : Montpellier
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques Balard (Montpellier ; 2003-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Gerhardt (Montpellier ; 2006-....)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Faur
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sophie Monge, Catherine Faur, Olivier Colombani, David Bergé-Lefranc, Bénédicte Prélot, Christophe Den Auwer
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Olivier Colombani, David Bergé-Lefranc

Mots clés

Mots clés contrôlés

Complexation

Actinides

Métaux des terres rares

Polymères

Mots clés libres

Polymère phosphoré

Lanthanides

Actinides

Complexation

Constant de sorption

Itc

Phosphorous polymer

Lanthanides

Actinides

Complexation

Binding constant

Itc

Résumé

Les travaux de cette thèse concernent la synthèse de monomères et de polymères phosphorés et la caractérisation de leurs propriétés complexantes envers des lanthanides (Ln) et des actinides (Ac) (représentant des éléments radioactifs). Le polymère poly(diéthyl-6-(acrylamido) hexylcarbamoylmethylphosphonate) (P(CPAAm6C)) et son dérivé mono-hydrolysé mhP(CPAAm6C), contenant des groupes carbamoylméthylphosphonate, ont été évalués pour leur sorption de gadolinium (Gd(III)) et de thorium (Th(IV)), par dosage en solution et par calorimétrie de titrage pour déterminer les constantes de sorption. Puis un nouveau monomère de type oxymethylphosphonate (DiAPC1) a été synthétisé et polymérisé. Les polymères avant et après hydrolyse, nommé poly((acryloyloxymethyl) acide phosphonique) (hP(APC1)) ont été évalués pour leurs interactions avec le cérium (Ce(III)) et le néodyme (Nd(III)). Enfin un autre monomère contenant une fonction polymérisable de type acrylamide et un groupement phosphonate, nommé diéthyl-2-(acrylamido)éthylphosphonate (DAAmEP), a été utilisé afin d’obtenir le polymère P(DAAmEP) correspondant. Il a ensuite été hydrolysé afin d’aboutir à la forme acide phosphonique (hP(DAAMEP)). Les deux polymères ont été testés pour leur extraction de gadolinium (Gd(III)), du cérium (Ce(III)), du néodyme (Nd(III)) et du thorium (Th(IV)).

The work reported in this manuscript deals with the synthesis of phosphonic monomers and polymers, together with the characterization of their complexing properties for selected lanthanides (Ln) and actinides (Ac). The poly(diethyl-6-(acrylamido) hexylcarbamoylmethylphosphonate) (P(CPAAm6C)) and its mono-hydrolysed derivative mhP(CPAAm6C), which contained carbamoylmethylphosphonate groups, were first evaluated for the sorption of gadolinium (Gd(III)) and thorium (Th(IV)), using analytical and calorimetric (ITC) tools. Then, a new monomer oxymethylphosphonate (DiAPC1) was synthesized and polymerized. Polymers before and after hydrolysis, poly((acryloyloxymethyl) phosphonic acid) (hP(APC1)), were evaluated with cerium (Ce(III)) and neodymium (Nd(III)). Finally, another monomer containing acrylamide polymerizable group and phosphonate, named diethyl-2-(acrylamido)ethylphosphonate (DAAmEP), was used to obtain P(DAAmEP) and then hydrolysed leading to hP(DAAMEP). Both polymers were finally evaluated with gadolinium (Gd(III)), cerium (Ce(III)), neodymium (Nd(III)), and thorium (Th(IV)).