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Section 32 - Chimie organique, minérale, industrielle

Les thèses se rapportant à la section CNU "Section 32 - Chimie organique, minérale, industrielle"

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  • Ionisation par faisceau d'électrons de solutions aqueuses de benzènesulfonate et naphthalènesulfonate et sous-produits    - Alkhuraiji Turki  -  17 avril 2013

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    Ce sujet entre dans le cadre de l'étude d'un procédé d'oxydation avancé innovant dans le domaine de la dépollution des eaux, à savoir l'ionisation par faisceau d'électrons. Le radical hydroxyle (•OH) et l'électron hydraté (e−aq) sont les deux espèces majoritaires issues de l'ionisation de solutions aqueuses par un faisceau d'électrons d'intense énergie. Il a été démontré que la génération des radicaux supplémentaires tels que le radical sulfate (SO4•−) et le radical hydroxyle par les réactions radicalaires entre l'ion persulfate, le peroxyde d'hydrogène et l'électron hydraté respectivement, améliore l'efficacité de ce procédé pour la dégradation de polluants organiques en solution aqueuse. Dans le présent travail, la dégradation et la minéralisation de benzènesulfonate et naphthalènesulfonate de sodium, et d'acide gallique ont été obtenues par irradiation par faisceau d'électrons seul et couplé avec un oxydant (S2O8−−, H2O2). En absence d'oxydant une dose absorbée de 1,5 kGy a été suffisante pour l'élimination totale de ces composés. La présence d'oxydant permet généralement de réduire les doses d'irradiation nécessaires. Par ailleurs, l'augmentation de la concentration en oxydant ou de la dose appliquée a un effet bénéfique vis-à-vis de l'élimination du carbone organique. Cependant, le couplage S2O8−−/faisceau d'électrons est plus adapté que le couplage H2O2/faisceau d'électrons même en présence de constituants inorganiques. Les résultats obtenus soulignent l'importance du rôle du dioxygène dissous lors de l'étape de la minéralisation en vue de favoriser la formation des radicaux organiques (ROO•). Pour chaque une des molécules étudiées, des sous-produits d'oxydation...

  • Impact of biological pre-treatment on membrane fouling and micropollutant rejection in water recycling    - Ayache Chrystelle  -  28 février 2013

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    Une des solutions alternatives les plus fiables contre la raréfaction des ressources en eau et la dégradation de leur qualité est la réutilisation des eaux usées. Aujourd'hui la technologie membranaire basse et haute pression s'impose comme la technologie de choix pour la production directe et indirecte d'eau potable du fait de la très haute qualité de l'eau produite. Néanmoins, le colmatage des membranes, affectant techniquement et économiquement les filières de traitement, reste aujourd'hui l'un des principaux défis. Les objectifs de cette thèse sont d'améliorer la compréhension du colmatage membranaire dans le recyclage des eaux usées en étudiant le rôle de la qualité de l'effluent secondaire sur le développement du colmatage et l'impact du colmatage sur la qualité de l'eau produite. Afin d'atteindre ces objectifs, une meilleure connaissance de la qualité des effluents secondaires et de leur impact sur les procédés membranaires s'avère indispensable. Les différentes fractions organiques des effluents ont été caractérisées à l'aide de techniques innovantes telles que la spectroscopie de fluorescence à 3 dimensions (EEM) et la chromatographie liquide couplée à une détection carbone (LC-OCD). Une unité à échelle pilote, composée d'ultrafiltration suivie d'une osmose inverse à deux étages, a été mise en place sur deux sites distincts. Plusieurs doses de monochloramine ont été testées (0 à 2 mg/L NH2Cl) afin de donner des recommandations d'optimisation de traitement.

  • Sous-produits de chloration dans les eaux de piscine - Effet de l'ozonation    - Freyfer Diab Adams  -  12 décembre 2012

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    Ce travail a été consacré à l'étude des sous-produits de désinfection formés lors de la chloration des eaux de piscine publiques. En effet, parallèlement à son action désinfectante, le chlore réagit sur les composés organiques et minéraux introduits dans l'eau des bassins par les baigneurs (urine, sueur, ...) pour former des sous-produits indésirables (chloramines et composés organohalogénés). Des analyses d'urée, principal composé précurseur de chloramines inorganiques, ont été effectuées dans une cinquantaine d'eaux de piscine. Les concentrations mesurées ont été comprises entre 0,14 et 3,67 mg/L (valeur moyenne : 1,08 mg/L ; écart-type : 0,70 mg/L). L'étude de la réactivité du chlore sur l'urée (cinétique et consommation de chlore) effectuée sous différentes conditions expérimentales a mis en évidence une très grande stabilité de l'urée en présence de chlore libre dans les eaux de piscines. Les analyses de sous-produits de chloration ont démontré que l'hydrate de chloral représente l'un des sous-produits de chloration majoritaire avec les acides dichloroacétique et trichloroacétique. Cette étude a aussi permis de déterminer la constante cinétique d'hydrolyse de l'hydrate de chloral dans l'eau, l'influence du pH et de la température sur la vitesse d'hydrolyse, ainsi que les potentiels de formation d'hydrate de chloral à partir de quelques constituants de l'urine. La dernière partie de ce travail a porté sur l'étude de la réactivité de l'ozone sur le chlore et sur des sous-produits de chloration ainsi que sur l'étude de l'incidence d'une préozonation des eaux de piscines (en absence et en présence de chlore libre) sur la formation des sous-produits organohalogénés lors d'une post-chloration.

  • Étude de systèmes moléculaires programmés pour le ciblage thérapeutique d'agents anticancéreux    - Legigan Thibaut  -  21 novembre 2012

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    Malgré les efforts extrêmement importants réalisés pour la recherche de nouveaux agents anticancéreux, les traitements par chimiothérapie ne permettent toujours pas de traiter efficacement un grand nombre de tumeurs. En effet, les molécules utilisées cliniquement ne sont généralement pas sélectives des tissus cancéreux et la destruction des tissus sains qu'elles engendrent provoque de lourds effets secondaires. Le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques plus sélectives représente donc un intérêt majeur en chimie médicinale. Dans ce cadre, nous avons développé plusieurs vecteurs non toxiques conçus pour reconnaître des spécificités liées à la malignité puis libérer de manière contrôlée des agents cytotoxiques exclusivement au niveau de la tumeur. Dans le cadre de cette thèse, le concept de vecteur glucuronylé a été adapté à la MMAE et à la cyclopamine. Ces vecteurs pourront être sélectivement activé par la B-glucuronidase présente en concentration importante dans les zones nécrotiques de nombreuses tumeurs solides et ainsi libérer ces agents anticancéreux au niveau des tissus cancéreux. Des études préliminaires visant à évaluer l'efficacité de ces composés in-vitro et in-vivo ont montré la validité de cette approche. Dans un deuxième temps, un vecteur glucuronylé de la doxorubicine pouvant se lier à l'albumine plasmatique a été conçu. Une étude réalisée chez la souris a montré que ce composé possède une efficacité thérapeutique similaire à celle de la doxorubicine et ne provoque pas les effets secondaires constatés lors du traitement avec la drogue seule. La troisième partie est consacrée au développement du premier vecteur activable par la B-galactosidase ut

  • Réactivité d'un oxyde de manganèse naturel vis-à-vis de composés pharmaceutiques    - Huguet Mélissa  -  16 novembre 2012

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    La réactivité d'un oxyde de manganèse naturel vis-à-vis de quatre composés pharmaceutiques a été étudiée. Alors que la carbamazépine ne présente aucune interaction avec l'oxyde, le paracétamol est éliminé pour des temps de séjour en colonne de quelques minutes et converti en benzoquinone (BZQ) pour pH < 6. La vitesse d'oxydation diminue quand le pH augmente. Le tampon MOPS inhibe la réactivité par des phénomènes de compétition. Le manganèse dissous n'a pas d'influence mais les matières organiques inhibent la formation de BZQ probablement par des réactions de couplage croisées. Le diclofénac est éliminé dans les mêmes conditions avec des effets similaires du pH et du MOPS. L'identification des sous-produits a mis en évidence une décarboxylation du diclofénac. Une analyse par ATR-FTIR a montré l'adsorption du triclosan mais pas d'oxydation. Des capacités d'adsorption ont été obtenues en réacteur fermé et en colonne. Les oxydes de manganèse peuvent ainsi participer à la dégradation de ces molécules dans l'environnement et le traitement de l'eau.

  • Cyclisation et hydrofluoration de composés azotés insaturés en milieu superacide    - Compain Guillaume  -  09 novembre 2012

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    Du fait de l'extrême acidité des milieux superacides, le comportement des composés organiques y est particulièrement singulier, et en particulier celui des composé azotés. Ces milieux permettent d'accéder par polyprotonation à des intermédiaires superélectrophiles polycationiques, capables d'être piégés par des nucléophiles faibles, comme les ions fluorures solvatés du milieu ou des aromatiques désactivés. L'activation superélectrophile permet en outre d'accéder à une régiosélectivité unique en rendant certains sites réactifs, insensibles dans les milieux acides plus classiques. Dans la première partie de ce travail est étudiée une réaction d'addition anti-Markovnikov sur des anilines N-allyliques dans le mélange HF/SbF5. Une étude mécanistique a été réalisée incluant la modélisation d'intermédiaires réactionnels, des expériences de RMN in situ ainsi que des réactions avec des substrats marqués. Grâce à cette étude, une nouvelle réaction de type Friedel-Crafts permettant d'accéder à des tétrahydroquinolines désactivées a été mise au point. De plus, en modifiant les conditions opératoires, la synthèse d'anilines β-fluorées a également pu être réalisée. Ces réactions ont ensuite été appliquées à la synthèse de nouveaux composés hétérocycliques. La deuxième partie est consacrée au développement d'une nouvelle réaction d'hydrofluoration dynamides dans l'acide fluorhydrique anhydre. Cette méthodologie permet d'accéder à des (E)-α-fluoroènamides orginales avec un excellente régio- et stéréo-sélectivité. Par analogie avec les fluorooléfines qui sont connues pour mimer les fonctions amides, ces composés sont potentiellement de nouveaux bioisostères rigides d'urées, avec des app

  • Dépolymérisation catalytique de la cellulose couplée à des techniques d’activation non thermiques    - Benoit Maud  -  11 octobre 2012

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    Avec la disparition progressive des réserves de carbone fossile, un intérêt tout particulier est aujourd’hui porté sur la valorisation de la biomasse notamment la cellulose. Elle représente une source importante (1,3 Millions de tonnes) et peu onéreuse (< 10 €/kg) de carbone renouvelable. L’utilisation de la cellulose en tant que matière première pour la chimie fine apparait comme une solution attractive tant sur le plan économique qu’environnemental. Néanmoins, la présence de liaisons hydrogène intra et extra réseau lui confère une stabilité élevée (forte cristallinité) la rendant insoluble dans les solvants organiques usuels et dans l’eau. Ainsi, l’hydrolyse de ce polymère en glucose ou oligosaccharides, en présence d’un catalyseur solide est limitée par les interactions catalyseur/cellulose. C’est pourquoi, des prétraitements de la cellulose sont souvent utilisés permettant alors d’augmenter les interactions avec les catalyseurs solides. Toutefois, les méthodes développées dans la littérature sont coûteuses ou néfastes pour l’environnement. L’objectif de cette étude est le développement d’activations physiques de la cellulose, respectueuses de l’environnement, permettant l’hydrolyse de ce polymère en présence d’un catalyseur solide. L’activation de la cellulose est effectuée par ultrasons ou par plasma atmosphérique non thermique. Ces méthodes d’activation permettent d’augmenter considérablement le rendement en glucose en modifiant i) la taille des particules et/ou ii) le degré de polymérisation et/ou iii) la cristallinité de la cellulose. Enfin, à partir des sucres issus de la dépolymérisation de la cellulose, le 5- hydroxyméthylfurfural (molécule plateforme) peut être obtenu. Cette synthèse sera étudiée et plus particulièrement la nature du solvant, qui impacte la sélectivité de cette réaction. Lors de ces travaux, un intérêt tout particulier est porté sur l’utilisation de glycérol et de carbonate de glycérol en tant que solvant.

  • Optimization of the balance between activity and selectivity on a hydroisomerization catalyst    - Batalha Nuno Miguel Rocha  -  08 octobre 2012

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    Un des principaux défis lors de l'élaboration des catalyseurs adéquats pour le procédé de déparaffinage catalytique (hydroisomérisation) est de maximiser le rendement en isomères et l'activité du catalyseur, tout en maintenant une faible sélectivité en produits de craquage. En effet, des catalyseurs avec sélectivité de forme à base de zéolithes à taille de pore intermédiaire, par exemple Pt/ZSM-22, sont sélectives en isomères, tandis que les zéolithes à large pore sont plus actifs, mais moins sélectif. L'objectif principal de cette thèse était, alors, d’étudier et de développer un catalyseur à la fois actif et sélectif en isomères. Deux études parallèles ont été realisées: la première basée sur l'impact de la proximité entre les sites actifs sur la réaction (Part I), et la seconde, portant sur le développement d'un catalyseur d'hydroisomérisation de haute performance en utilisant des nanocristaux de zéolithe BEA comme support acide (Part II). La participation de l’épandage d’hydrogène (Hsp) sur le mécanisme de la réaction d'hydroisomérisation a été démontrée. En effet, lorsque les sites actifs sont proches, les espèces Hsp diffusent au voisinage des sites acides provocant l'hydrogénation directe des ions carbénium. Un mécanisme de réaction a, alors, été proposé utilisant ce phénomène comme une alternative au mécanisme classique proposé par Weisz, où la réaction d'hydrogénation a lieu uniquement sur les sites métalliques. Ce phénomène justifie l'activité et la sélectivité plus élevées observées sur les catalyseurs, où les sites actifs sont proches. Sur la deuxième partie de ce manuscrit, des nanocristaux de zéolithe BEA ont été utilisés pour développer un catalyseur d’hy

  • Oxydation par le chlore de composés pharmaceutiques    - Soufan Manal  -  13 décembre 2011

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    L'objectif de ce travail a été de contribuer à une meilleure connaissance du devenir des composés pharmaceutiques au cours de la filière de traitement des eaux. Pour cela, une étude de l'oxydation par le chlore (un procédé de désinfection fréquemment employé comme étape de potabilisation) de trois composés pharmaceutiques (le paracétamol, le diclofénac et la carbamazépine) a été menée. Tout d'abord, une étude cinétique a été conduite à 20 ± 2 °C et différentes valeurs de pH. Dans ces conditions, une dégradation possible et plus ou moins rapide suivant le pH a été observée pour l'ensemble de ces composés. Les réactions élémentaires de chloration et leur constante cinétique associée ont été déterminées. A pH 7, et pour une concentration de chlore de l'ordre de 1 mg, des temps de demi-vie de l'ordre de 1 h, 3,5 h et 7118 h ont été calculés pour le paracétamol, le diclofénac et la carbamazépine respectivement. Ensuite, pour les composés étudiés, un travail d'identification des sous-produits de dégradation a été entrepris. Par analyses chromatographiques (CLHP/UV, CLHP/SM et CLHP/SM/SM), pour chacun de ces composés, de nombreux sous-produits de chloration ont été mis en évidence. Leur stabilité au chlore a été alors évaluée et les schémas réactionnels impliqués ont été discutés.

  • Préparation, caractérisation et activité de matériaux pour la réduction des NOx par l'ammoniac ; Association au catalyseur de stockage-réduction    - Berland Sébastien  -  01 décembre 2011

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    Ce travail porte sur la dépollution des gaz d'échappement automobile et plus particulièrement sur la combinaison de deux procédés de réduction des NOx : les systèmes NSR (NOx Storage-Reduction) et SCR (Selective Catalytic Reduction). En condition de fonctionnement, les catalyseurs NSR sont susceptibles d'émettre de l'ammoniac, qui est aussi un bon réducteur des NOx. L'ajout d'un matériau acide et actif en SCR-NH3 sur un second lit catalytique en aval, permet d'utiliser cet ammoniac pour augmenter la réduction globale des NOx. Le catalyseur NSR choisi est du type Pt-Ba/Al qui, lors du fonctionnement du système (alternance de phases oxydantes de stockage des NOx et pulses courts réducteurs), conduit à une sélectivité en ammoniac élevée lorsque H2 est utilisé comme réducteur. Pour le second lit catalytique, trois types de matériau ont été étudiés : matériaux industriels, WO3/Ce-Zr de composition Ce-Zr variable, et des matériaux synthétisés au laboratoire (voie sol-gel) : à partir d’une base alumine, les incorporations successives de Ce, Ti, et Si ont permis de formuler des matériaux actifs, améliorés par ajout de tungstène. Les matériaux ont été caractérisés par différentes techniques : DRX, BET, mesures d’acidité (stockage NH3, adsorption de pyridine), de réductibilité (RTP-H2, CSO), test de réactivité (NH3+NOx, NH3 + O2),... L'association des deux procédés (NSR + SCR) a montré que sur les matériaux de SCR-NH3, les NOx sont réduits selon deux réactions : la "fast SCR-NH3" (à 200, 300 et 400°C), et "standard SCR-NH3" (à 200°C). De plus, une partie de l’ammoniac peut aussi réagir avec O2 pour donner N2 (300-400°C) et le stockage de NH3 à 400°C reste insuffisant.

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