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Ajustement de l'hydrophobicité de silices mésoporeuses organisées pour l'adsorption sélective de polluants organiques en présence d'eau

fr

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Index

École doctorale :

  • Gay Lussac - Sciences pour l'environnement

UFR ou institut :

  • UFR des sciences fondamentales et appliquées (SFA)

Secteur de recherche :

  • Chimie théorique, physique, analytique

Section CNU :

  • Chimie théorique, physique, analytique

Résumé

  • Français
  • English
 

Français

Ajustement de l'hydrophobicité de silices mésoporeuses organisées pour l'adsorption sélective de polluants organiques en présence d'eau

Les charbons actifs et les zéolithes microporeuses hydrophobes sont généralement utilisés pour l'élimination par adsorption des polluants organiques des effluents industriels. Grâce à leur très grande surface spécifique et à un volume poreux élevé, les silices mésoporeuses organisées ont des capacités de stockage plus importantes que leurs analogues microporeux. De plus, ces solides présentent une faible interaction eau-adsorbant aux faibles valeurs de P/P0 vis-à-vis de l'eau ce qui leur confère un caractère hydrophobe. Cependant, la présence de groupements silanols dans les canaux limite fortement l'adsorption des molécules organiques en présence d'eau. Afin d'accroître fortement l'hydrophobicité des silices mésoporeuses, différentes modifications au cours de la synthèse (incorporation de groupements phényles) ou post-synthèse (greffage de groupements triméthylsilyles, aminopropyles et propyle sulfoniques) ont été envisagées. Le greffage de groupements triméthylsilyles et l'incorporation de groupements phényles permettent donc d'augmenter considérablement l'hydrophobicité des solides en réduisant le nombre de groupements silanols. Dans le cas de l'adsorption en phase gaz, l'hydrophobicité s'est révélée être un facteur clef positif. L'adsorption de polluants organiques apolaire en phase aqueuse nécessite également une silice hydrophobe. Pour des molécules polaires, le greffage de groupements polaires adaptés (amino ou sulfonique) à la forme chimique du polluant a un rôle déterminant sur son adsorption.

Mots-clés libres : hydrophobicité, MCM-41, HMS, élimination de polluants organiques, fonctionnalisation, adsorption..

    Rameau (langage normalisé) :
  • Eau -- Épuration -- Élimination des composés organiques
  • Fonctionnalisation des surfaces (chimie)
  • Silice
  • Adsorption

English

Tuning the hydrophobicity of mesoporous solids for selective adsorption of organic polluant in wastewater

Activated carbons and hydrophobic microporous zeolites are usually used for the removal of organic pollutants in wastewater. An extended BET surface and a relevant pore volume both confer high sorption capacities to organised silica materials. Moreover, these solids exhibite a low water-adsorbent interaction at low P/P0 giving them an hydrophobic character. However, the presence of silanol groups limits the adsorption of organic molecules in aqueous phase. In order to significantly increase the mesoporous silica hydrophobicity, various modifications during synthesis (phenyl groups incorporation) or post-synthesis (grafting of trimethylsilyl, aminopropyl and mecaptopropyl groups) were considered. The grafting of trimethylsilyl groups and phenyl groups incorporation can therefore considerably reduce the hydrophilicity of these solids by reducing the number of silanol groups. In the case of gas adsorption, hydrophobicity proved to be a positive key factor. In aqueous phase, the non-polar organic pollutants adsorption also requires hydrophobic silica. For polar molecules, the grafting of polar groups (amino or sulfonic) increases the pollutant adsorption capacities.

Keywords : hydrophobicity, MCM-41, HMS, removal organic pollutants, functionalisation, adsorption..

Notice

Diplôme :
Doctorat d'Université
Établissement de soutenance :
Université de Poitiers
UFR, institut ou école :
UFR des sciences fondamentales et appliquées (SFA)
Laboratoire :
LACCO - Laboratoire de catalyse en chimie organique
Domaine de recherche :
Chimie théorique, physique et analytique
Directeur(s) de thèse :
Isabelle Batonneau-Gener, Samuel Mignard
Date de soutenance :
19 novembre 2010
Président du jury :
Christine Travers
Rapporteurs :
Jean-Pierre Bellat, Renaud Denoyel
Membres du jury :
Isabelle Batonneau-Gener, Samuel Mignard, Sabine Valange

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