LE SABLE NOIR EQUATORIEN COMME PRECURSEUR A BAS COUT DE MATERIAUX PHOTOCATALYTIQUES POUR LE TRAITEMENT DE L'EAU A PARTIR D'ENERGIE SOLAIRE

PHOTOCATALYTIC MATERIALS FOR SOLAR-DRIVEN WATER REMEDIATION USING ECUADORIAN BLACK SAND AS LOW-COST PRECURSORS

• Auteur / Autrice : Salomé Galeas
• Direction : Vincent Goetz, Patricia Ponton
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences de l'Ingénieur
• Date : Inscription en doctorat le 01/04/2021
• Etablissement(s) : Perpignan
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie environnement
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Procédés, matériaux et énergie solaire (Perpignan)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : SCS - Stockage et Chimie Solaire

Mots clés

Mots clés libres

Photocatalyse

Procédés d'oxydation avancés

Traitement de l'eau

Energie solaire

Photocatalysis

Advanced oxidation processes

Water rmediation

Solar energy

Résumé

Parmi les polluants présents dans les eaux usées, les polluants organiques persistants (POP) tels que les dioxines, les dibenzofuranes et les polychlorobiphényles (PCB), peuvent être transférés par le placenta et le lait maternel chez les êtres humains et d'autres mammifères. D'autres polluants dont la toxicité est avérée, tels que les résidus de colorants, de phénols, de pesticides, d'insecticides et d'engrais, sont régulièrement détectés dans les masses d'eau à la suite d'activités agricoles et industrielles. Au delà des techniques actuellement utilisées pour éliminer les polluants de l'eau: la sédimentation, la filtration, l'électrocoagulation, l'échange d'ions et l'osmose inverse; des traitements alternatifs doivent être développés et optimisés. L'une des techniques les plus efficaces, les moins coûteuses et les plus utilisées est l'adsorption, traitement qui peut être associé de manière très pertinente et complémentaire à un traitement d'oxydation avancé comme la photocatalyse héterogène. De nombreux efforts ont été réalisés pour préparer ou tester des matériaux adsorbants à partir de ressources naturelles. Différents matériaux à base de sable ont été ainsi été utilisés pour traiter les eaux usées urbaines, réduisant ainsi l'impact des polluants organiques et inorganiques. Les sables noirs équatoriens sont des solutions solides d'ilménite-hématite à faible coût (0,6FeTiO3-0,4Fe2O3) qui développent une propriété d'adsorption avérée. Ces sables sont également un précurseur prometteur pour la synthèse de matériaux à base d'oxyde de Fe/Ti susceptible de développer une activité photocatalytique dans le domaine de l'UV mais aussi du visible. Cependant, ils n'ont à ce jour été utilisés que comme additif pour la production de clinker de ciment Portland. Il y a donc un manque de recherche sur l'utilisation des sables noirs équatoriens pour de nouvelles applications technologiques. Dans ce contexte, l'objectif de cette proposition de doctorat est de synthétiser des matériaux à partir des sables noirs équatoriens et d'étudier leurs applications potentielles dans l'assainissement de l'eau en évaluant leur capacité d'adsorption et leurs propriétés photocatalytiques.

Among the pollutants present in wastewater, persistent organic pollutants (POPs) such as dioxins, dibenzofurans and polychlorinated biphenyls (PCBs), can be transferred through the placenta and breast milk in humans and other mammals. Other pollutants of proven toxicity, such as residues of dyes, phenols, pesticides, insecticides and fertilizers, are regularly detected in water bodies as a result of agricultural and industrial activities. Beyond the techniques currently used to remove pollutants from water: sedimentation, filtration, electrocoagulation, ion exchange and reverse osmosis; alternative treatments must be developed and optimized. One of the most efficient, least expensive and most widely used techniques is adsorption, a treatment that can be combined in a very relevant and complementary way with an advanced oxidation treatment such as heterogenic photocatalysis. Numerous efforts have been made to prepare or test adsorbent materials from natural resources. Various sand-based materials have thus been used to treat urban wastewater, thus reducing the impact of organic and inorganic pollutants. Ecuadorian black sands are low-cost solid solutions of ilmenite-hematite (0.6FeTiO3-0.4Fe2O3) that develop a proven adsorption property. These sands are also a promising precursor for the synthesis of Fe/Ti oxide-based materials likely to develop photocatalytic activity in the UV but also in the visible range. However, they have so far only been used as an additive for the production of Portland cement clinker. There is therefore a lack of research on the use of Ecuadorian black sands for new technological applications. In this context, the objective of this PhD proposal is to synthesize materials from Ecuadorian black sands and to study their potential applications in water purification by evaluating their adsorption capacity and photocatalytic properties.