Dissertations / Theses on the topic 'Élimination des acides haloacétiques'

L’utilisation d’oxydants, comme l’hypochlorite de sodium, est une stratégie très efficace en traitement de l’eau pour inactiver les microorganismes responsables de plusieurs maladies. Toutefois leur utilisation favorise également la formation de sous-produits de la désinfection (SPD), tels que les trihalométhanes et les acides haloacétiques. La présence d’iodure et de bromure dans l’eau brute peut également conduire à la formation d’autres familles de SPD, les trihalométhanes iodés (THMi) et les acides haloacétiques iodés (AHAi). Cette étude a comme objectif d’évaluer la variabilité des THMi et AHAi dans deux petits réseaux de distribution de la région de Québec (notés R1 et R2) ainsi que de mesurer l’enlèvement des THMi lors de l’utilisation de filtres domestiques. L’échantillonnage de l’eau s’est effectué entre juin et décembre 2017 sur différents points dans l’usine de traitement des eaux et dans le réseau de distribution. Pour le réseau R1, des concentrations moyennes de 2,99 μg/L en THM iodés et de 0,74 μg/L en AHA iodés sont observées, alors que la concentration maximale obtenue est de 4,02 μg/L pour les THM iodés et de 2,46 μg/L pour les AHA iodés. Des concentrations moyennes de 2,98 μg/L en THM iodés et de 0,51 μg/L en AHA iodés sont observées dans le Réseau R2, alors que la concentration maximale obtenue est de 4,05 μg/L pour les THM iodés et de 2,33 μg/L pour les AHA iodés. Les concentrations en THM iodés et en AHA iodés augmentent dans l’usine, particulièrement à la suite de la post chloration et du passage de l’eau par le bassin de contact. Les concentrations en THM iodés restent ensuite stables dans le réseau de distribution alors que celles des AHA iodés diminuent. De plus, l’enlèvement des THMi s’avère très efficace après la filtration de l’eau sur un filtre domestique de type BritaMD, avec un pourcentage d’enlèvement moyen de 100%.
The use of oxidants, such as sodium hypochlorite, is a very effective strategy in treating water to inactivate microorganisms responsible for several diseases. However, their use also favors the formation of disinfection by-products (SPD), such as trihalomethanes and haloacetic acids. The presence of iodide and bromide also allows the formation of other families of SPD, iodinated trihalomethanes (THMi) and iodinated haloacetic acids (AHAi). The purpose of this study is to evaluate the variability of THMi and AHAi in two small distribution networks in the Quebec City region (R1 and R2) and to measure the removal of THMi when using household filters. Water sampling took place between June and December 2017 at various points in the water treatment plant and in the distribution network. For the R1 network, mean concentrations of 2.99 μg / L in iodinated THM and 0.74 μg / L in iodinated AHA were observed, while the maximum concentration achieved was 4.02 μg / L for THMs. iodized and 2.46 μg / L for iodinated AHAs. Mean concentrations of 2.98 μg / L in iodinated THM and 0.51 μg / L in iodinated AHA were observed in Network R2, while the maximum concentration obtained was 4.05 μg / L for iodinated THMs. and 2.33 μg / L for iodinated AHAs. Iodine THM and iodinated AHA concentrations increase in the plant, particularly because of post-chlorination and passage of water through the contact basin. The iodinated THM concentrations then remain stable in the distribution network while those of the iodinated AHAs decrease. On the other hand, the removal of THMi is very effective after filtration of water on a BritaMD type household filter, with an average removal percentage of 100%.

La désinfection de l'eau potable par le chlore permet d'inactiver les micro-organismes pathogènes et de contrôler la croissance microbienne au cours du transport de l'eau dans le réseau de distribution municipal. En présence de la matière organique et inorganique dans l'eau brute, ce procédé de traitement conduit à la formation de sous-produits de la désinfection (SPD) incluant les trihalométhanes (THM) et les acides haloacétiques (AHA) qui sont réglementés. Afin de respecter les normes pour ces SPD formés au cours de la chloration, les rayons ultraviolets et d'autres oxydants tels que l'ozone, le dioxyde de chlore ou la chloramine peuvent être utilisés comme désinfectants alternatifs pour la désinfection primaire. L'ozonation est communément appliquée durant la production d'eau potable non seulement pour permettre la diminution de la teneur en SPD réglementés mais aussi en raison de sa puissance comme désinfectant et oxydant. Néanmoins, compte tenu de courte demi-vie de l'ozone dans l'eau (l'ozone n'a pas d'effet rémanent), son utilisation requiert l'application de chlore ou de chloramine suivant l'ozonation afin de s'assurer la sécurité de l'eau distribuée. Toutefois, ce scénario de désinfection de l'eau potable (ozone-chlore/chloramine) favorise la formation des acétaldéhydes halogénés (halogenated acetaldehydes, HAL). Ces derniers attirent de plus en plus d'attention dans les dernières années en raison de leur abondance (troisième plus grande famille de SPD) et de leur cytotoxicité élevée. La présente thèse s'est donc consacrée à améliorer les connaissances sur la présence et la variabilité spatio-temporelle des HAL dans les réseaux d'aqueduc ainsi que sur les niveaux d'exposition de la population à ces contaminants dans les eaux potables désinfectées à l'ozone. Dans un premier temps, différents paramètres (pH, agent de conservation et durée de conservation) ont été optimisés pour la conservation des échantillons afin d'analyser les acétaldéhydes trihalogénés (trihalogenated acetaldehydes, THAL) et acétaldéhydes dihalogénés (dihalogenated acetaldehydes, DHAL) par une méthode analytique consolidée qui a été validée en laboratoire. Par la suite, quatre campagnes d'échantillonnage ont été réalisées sur deux ans (entre 2017 et 2019) au sein de deux systèmes d'eau potable sélectionnés comme cas à l'étude. La première campagne d'échantillonnage s'est échelonnée sur une année et a généré une base de données robuste sur le comportement de HAL dans les usines de traitement d'eau potable (UTEP) et leur variabilité spatio-temporelle dans les réseaux de distribution. À la suite de cette campagne, la relation entre l'ozonation et la variation de HAL dans l'eau traitée a été évaluée pendant un mois via une campagne d'échantillonnage intensive, dans une UTEP où les changements de pratique de l'ozonation avaient lieu. Finalement, deux autres campagnes d'échantillonnage ont été effectuées pour évaluer les effets de manipulations domestiques de l'eau sur la concentration de HAL à laquelle la population est exposée. Les résultats obtenus ont permis d'identifier les facteurs contribuant à la formation de HAL dans l'eau potable et de déterminer les stratégies de manipulation domestique pour réduire l'exposition aux HAL via l'eau potable. En se basant sur les concentrations de THM, la prédiction de la concentration de THAL est devenue possible grâce aux fortes corrélations entre les concentrations de THM et de THAL dans les deux systèmes d'eau potable à l'étude.
Disinfection of drinking water with chlorine results in the inactivation of targeted pathogens and the control of microbial growth during the transportation through the distribution system, while in the presence of naturally occurring organic and inorganic matter, disinfection by-products (DBPs) are formed. For instance, trihalomethanes (THMs) and haloacetic acids (HAAs) are regulated in many countries. In order to meet the regulations, ultraviolet irradiation and other oxidants such as ozone, chlorine dioxide or chloramines are used as alternative disinfectants for primary disinfection. Ozonation is commonly applied during water treatment not only due to the intended reduction in the levels of regulated THMs and HAAs but also its numerous advantages as oxidant and disinfectant. However, the use of chlorine or chloramines following ozonation is generally required to ensure the safety of drinking water in distribution systems due to the short half-life of ozone. Unfortunately, this disinfection scenario (ozone-chlorine/chloramines) promotes the formation of halogenated acetaldehydes (HALs), which attract more and more attention in the last years due to their abundance in drinking water (third largest group of identified DBPs by weight) and their relatively high cytotoxicity. This thesis is therefore devoted to improving the knowledge about the occurrence and spatio-temporal variability of HALs as well as the levels of human exposure to these contaminants in ozonated drinking water. First, various parameters (pH, quenching agent and sample holding limit) were optimized for sample preservation in order to analyze trihalogenated acetaldehydes (THALs) and dihalogenated acetaldehydes (DHALs) using a consolidated analytical method. Subsequently, four sampling campaigns were conducted over two years (between 2017 and 2019) in two drinking water systems. The first one-year sampling campaign generated a robust database of HALs regarding their behavior in drinking water treatment plants (DWTPs) and the spatio-temporal variability in distribution networks. Then the relationship between ozonation and HAL variation in treated water was assessed during a one-month intensive sampling campaign, in a DWTP where changes regarding ozonation procedures occurred. Finally, two more sampling campaigns were carried out to evaluate the effects of household tap water handling on the exposure of HALs. The results allow to identify the contributing factors to HAL formation in drinking water and to determine strategies of household handling for the control of HAL exposure via drinking water. The prediction of the occurrence of THALs based on THMs was made possible because of the strong correlations between THM levels and THAL levels in both drinking water systems.

Cette thèse porte sur la variabilité spatio-temporelle de sous-produits chlorés de la désinfection (SPD), plus spécifiquement les trihalométhanes (THM) et les acides haloacétiques (AHA), ainsi que du temps de séjour (TDS) dans un réseau de distribution en eau potable (RDEP) à l’échelle du quartier résidentiel. La réalisation de cette thèse a nécessité l’étude d’un secteur résidentiel du RDEP de la ville de Québec ayant une aire d’environ 2 km2 et habitée par près de 6000 citoyens. Le premier chapitre est une revue de littérature abordant le chlore résiduel libre ainsi que les concentrations en SPD dans les RDEP, le suivi de la qualité de l’eau, la modélisation des TDS et l’impact du vieillissement et de la réhabilitation des conduites des RDEP sur le TDS et la qualité de l’eau. Le deuxième chapitre porte spécifiquement sur l’analyse de la variabilité spatio-temporelle du chlore résiduel libre, des THM, des AHA et du TDS. Une dimension dominante est identifiée entre les aspects spatial et temporel de la variabilité pour le chlore et les SPD à l’aide de modèles linéaires mixtes généralisés. Ensuite, le potentiel du TDS comme indicateur de la qualité de l’eau au niveau du chlore résiduel libre, des THM et des AHA est analysé par un test des rangs signés de Wilcoxon. Dans le troisième chapitre, une analyse de sensibilité des TDS est effectuée en considérant différents scénarios hydrauliques. Les scénarios considérés sont un vieillissement additionnel ainsi que la réhabilitation des conduites afin d’évaluer leur effet sur le TDS par rapport à un scénario de référence représentant le meilleur état de connaissance du secteur étudié. Une mise en perspective de ces effets sur le TDS par rapport à la concentration en chlore résiduel libre est aussi effectuée. Finalement, l’impact de l’incertitude des paramètres hydrauliques (diamètre, coefficient de rugosité, demandes en eau) sur les TDS est étudié par des simulations Monte-Carlo.
The objective of this thesis is to evaluate the spatial and temporal variability of chlorinated disinfection by-products (DBPs), more specifically trihalomethanes (THM) and haloacetic acids (HAA), and the residence time of water (RT) in a water distribution network (DN) on the scale of a residential neighborhood. A specific residential area in the DN of Quebec City was chosen in order to conduct this study. This area covers approximately 2 km2 and is inhabited by nearly 6000 citizens. The first chapter of this thesis is a literature review addressing free residual chlorine as well as THMs and HAAs concentrations in DNs, monitoring of water quality, modeling of RT and the impact of aging and rehabilitation of pipes on RT and water quality. The second chapter focuses specifically on the analysis of the spatial and temporal variability of free residual chlorine, THMs, HAAs and RT. This variability is studied and a dominant dimension between the spatial and temporal aspect is identified for residual chlorine, THMs and HAAs using generalized linear mixed models. Then, the potential of RT as a water quality indicator for residual chlorine, THMs and HAAs is analyzed by a Wilcoxon signed ranks test. In the third chapter, a sensitivity analysis of RT is performed with different hydraulic scenarios. The scenarios considered are additional aging and rehabilitation of pipes to assess the effect on RT relative to a reference scenario representing the best state of knowledge of the studied area. The effects on RT are also studied in the context of their potential impact on free residual chlorine concentrations. Finally, the impact of the uncertainty of hydraulic parameters (diameter, roughness factor, water demand) on RT is investigated with Monte-Carlo simulations.

Les acides aminés peuvent se retrouver dans les eaux lors de la filtration d'agents biologiques ou lors de traitement de composés anthropogéniques. Au premier abord ces composés ne sont pas toxiques, cependant, ils peuvent être à l'origine d'odeur ou encore favoriser la formation de biofilms. La thèse s'est alors intéressée à l'élimination d'acides aminés d'une part par adsorption sur des adsorbants sélectifs, les calixarènes, et d'autre part par dégradation photocatalytique. La première partie porte sur la rérention des trois acides aminés ( Tryptophane, Phénylalanine et Histidine ) par des calixarènes. La complexation est notablement influencée par la taille du calixarène mais peu par le pH de l'eau d'alimentation. Des essais avec des rapports molaires complexant-complexé de type 1 : 1 et de type 5 : 1 ont été réalisés. Une rétention complète est obtenue après 6 heures en utilisant le p-tert-butylcalix[8]arène. La régénération des macrocycles a également été étudié. Le taux de récupération des macrocycles dépasse 95%. La seconde partie de la thèse a eu pour objectif d'étudier les efficacités du procédé photocatalytique pour dégrader trois acides aminés ( AA) aromatiques ( la phénylalanine, la tirosine et le tryptophane ), deux acides aminés linéaires ( l'alenine et la glycine ) et un intermédiaire commun à ces AA, l'acide oxamique. Les cinétiques d'adsorption, de dégradation et la quantification des voies initiales majoritaires, hydroxylation, décarboxylation et de-azotation ont été évaluées. L'effet du pH et du flux lumineux sur les cinétiques de dégradation de phénylalamine et sur les voies d'hydroxylation de deux de ces AA ( la phénylalanine et le tryptophane ) a également été étudié
Amino-acids ( AA ) can be found in water during the filtration of biological agents or during the treatment of anthropogenic compounds. These organic compounds are not toxic, however, they can be at the origin of odour or support the formation of biofilms. The objectives of the thesis are to study the removal of these amino-acids by complexation on calixarenes which are selective adsorbents and by photocatalytic treatment. The first part relates to the retention of three amino-acids ( Tryptophan, Phenylalamine and Histidine ) by calixarenes. The complexation is considerably influenced by the size of calixarenes but few by the pH of the solution what makes it possible to work to pH of feed water. Tests with molar ratios calixarenes/AA of 1 : 1 and of 5 : 1 was carried out. A complete retention is obtained after 6 hours by using the p-tert-butylcalix[8]arene structure. The regeneration of the macrocycles was also studied. The rate of recovery of the macrocycles exceeds 95%. The second part of the thesis aimed to study the efficiency of the photocatalytic process to degrade three aromatic amino acids ( Phenylalanine, Tyrosin and Tryptophan ), two linear amino acids ( Alanine and Glycine ) and a common intermediate compound to these to these AA, the oxamic acid. The kinetics of adsorption, of degradation and the quantification of the main initial pathways, hydroxylation, decarboxylation and de-azotation were evaluated. The effect of the pH and irradiation on the kinetics of decomposition of phenylalamine and on the ways of hydroxylation of pheneylalamine and tryptophan was also studied

Les modifications post-traductionnelles covalentes des protéines sont des facteurs essentiels de la modulation de leur activité biologique. Leur nature ainsi que leur représentation peuvent être profondément affectées lors d'apparition de pathologies tel que le cancer. Ainsi dans le cas des mucines, les structures O-glycanniques apparaissent-elles en général plus courtes et peuvent constituer des structures antigéniques. Afin d'identifier les différentes glycosyl-transférases impliquées dans l'élaboration de ces structures ainsi que leurs spécificités de transfert vis à vis des squelettes peptidiques, des peptides synthétiques correspondant aux séquences répétitives de ces mucines sont incubés en présence de différentes glycosyl-transférases. La localisation des sites de glycosylation apparaît alors ardue, car contrairement aux sites de N-glycosylations, il n'existe pas d'enzyme permettant une libération qualitative et quantitative des structures O-glycanniques. Celles-ci sont donc habituellement libérées par la soude en milieu réducteur qui ne permet pas de conserver l'intégrité de la chaîne peptidique pourtant indispensable au positionnement de ces O-glycannes. Aussi avons-nous optimisé différentes approches de b-élimination / addition surmontant cette difficulté. Une étude exhaustive de différentes amines nous a permis de définir la diméthylamine comme un bon candidat à une béta élimination conservant l'intégrité des séquences peptidiques correspondant aux motifs répétés des mucines de type MUC5AC. Cette b-élimination / addition passe par la formation d'anhydro-acides aminés (action de la diméthylamine) et la fixation covalente sur ces substrats réactifs d'une étiquette chimique stable (action de l'éthanethiol ou du propanethiol)
Le positionnement des acides aminés Sérine/Thréonine initialement glycosylés est alors réalisé par spectrométrie de masse en tandem. Une dérivation préalable de l'extrémité amino-terminale par une charge permanente apportée par un cation phosphonium est apparue indispensable au séquençage de ces peptides particulièrement riches en acides aminés hydroxylés. En effet, la dissociation des précurseurs protonés se traduit pour une large part par la perte d'H2O ou de CH3CHO (acétaldéhyde). Les spectres ne comportent pas de séries complètes d'ions y et/ou b indispensables à la localisation des acides aminés initialement glycosylés, la dérivation apparaissant dès lors essentielle. Par ailleurs, une étude des comportements dissociatifs des précurseurs MH+, M2H2+, C+ et CH2+ démontre le rôle catalytique d'un proton " mobile " dans la fragmentation prédominante des glycopeptides au niveau de la liaison glycanne-Sérine/Thréonine. Une étude par spectrométrie de masse en tandem des précurseurs deutérés permet en outre de démontrer l'implication d'un proton non-échangeable dans le mécanisme de rupture. Il ressort de cette étude que le séquençage et la localisation des structures O-glycopeptidiques peuvent-être envisagés de manière hautement prédictive et sans ambigui͏̈té par l'analyse des spectres de dissociation des ions précurseurs monochargés cationisés à l'aide d'une charge permanente. Une illustration en est donnée par le séquençage et la localisation de l'ensemble des sites O-glycosylés de glycopeptides de type MUC5AC réalisés par spectrométrie de masse MALDI-PSD-TOF

Le devenir des déchets constitue aujourd’hui un enjeu important. L’argile compactée, et plus particulièrement la smectite, est le matériau traditionnel utilisé comme barrière passive en fond de site de stockage. Les lixiviats de déchets sont notamment caractérisés par une importante concentration en ions ammonium et par la présence de nombreuses molécules organiques. Pour limiter la pollution, la barrière doit répondre à deux critères importants : la rétention de polluants et l’imperméabilité. Cette étude s’est intéressée aux interactions entre une montmorillonite préalablement échangée NH4+ et des molécules à courtes chaînes caractéristiques de celles présentes dans les lixiviats. Le travail de thèse a d’abord montré que la présence d’ammonium en cation interfoliaire réduit les capacités d’hydratation de la smectite SWy-2(NH4). L’étude des interactions en méthode « batch » a montré que les acides acétique et formique, l’acétonitrile, le dichlorométhane, le MTBE, le benzène, l’acétone et l’éthanol ne sont pas ou sont très faiblement retenus sur l’argile ammoniée. Au contraire, les acides chloroacétique et oxalique, l’aniline, le formamide et le phénol se fixent selon différents mécanismes. Les interactions avec les acides carboxyliques mettent aussi en évidence une légère dissolution de l’argile et un échange cationique de NH4+ par H3O+ et Al3+, dépendant en particulier de la granulométrie. L’étude de la perméabilité des barrières géochimiques en oedométrie a permis de montrer que l’argile ammoniée et les argiles polluées par des molécules présentent une conductivité hydraulique plus élevée, qui réduit fortement l’efficacité de la barrière.

La pollution de l'eau résultant de la présence excessive de nutriments azotés issus de pratiques agricoles et des activités humaines telles que la décharge des eaux usées domestiques et industrielles est devenue un problème environnemental majeur. L’objectif principal de cette étude est l’optimisation de la formulation de nouveaux adsorbants pour l’élimination des ions ammonium contenus dans les effluents d’origine agricole. À cet effet, deux matériaux mésoporeux fonctionnalisés avec des groupements arène et propyl-sulfonique acides par cocondensation et greffage post-synthèse d’une part et un nouvel adsorbant contenant un groupement benzénique ponté d’autre part ont été synthétisé. Ils ont été caractérisés et testés en modes discontinu et en continu. Les adsorbants arène et propylsulfonique acides avec un rapport molaire organosilane/silice de 20% affichent une capacité maximale d'adsorption d'environ 25 mg NH4+/g à la température la plus basse étudiée (5°C). Pour une concentration initiale d'ammonium donnée, l'efficacité d'élimination (W) augmente avec l'augmentation de la charge en adsorbant. La capacité d'adsorption s’est améliorée avec l'augmentation du rapport molaire organosilane/silice pour atteindre 42 mg de NH4+/g avec un rapport de 40 % à 25° C. Les données d'équilibre des deux adsorbants suivent le modèle de Langmuir et le modèle cinétique de pseudo second ordre est celui qui décrit le mieux leur comportement cinétique. Les valeurs négatives de l'enthalpie (ΔH°) et de l'entropie (ΔS0) obtenues indiquent que la réaction est exothermique et qu’il y a baisse de l'arrangement aléatoire de l'adsorbat à l'interface solide/liquide, respectivement. Enfin, les adsorbants sont facilement régénérés et ont maintenu leurs capacités d'adsorption après cinq cycles consécutifs d’adsorption-désorption. L’étude en continu a été réalisée avec l’adsorbant arène sulfonique synthétisé par greffage. Les résultats obtenus montrent que le temps de survenue des courbes de percée diminue avec l'augmentation du débit et de la concentration initiale, mais augmente avec l'augmentation de la hauteur du lit. Les modèles de Thomas et Yoon-Nelson ont permis une bonne prédiction des courbes de percée expérimentales. Enfin, les courbes de percée n'ont pas été modifiées après trois cycles consécutifs d’adsorption-désorption. Avec l’adsorbant contenant le groupement benzénique ponté, des capacités comprises entre 34 et 40 mg NH4+/g ont été obtenues.
Water pollution resulting from the excessive presence of nitrogen nutrients arising from agricultural practices and human activities such as the discharge of domestic and industrial wastewater has become a major environmental problem. The main objective of this study is to optimize the formulation of new adsorbents for the removal of ammonium ions contained in agricultural runoff. For this purpose, two mesoporous materials functionalized with arene and propyl sulfonic acid groups by cocondensation and post-synthesis grafting on the one hand and a novel adsorbent containing a bridged benzene moiety on the other hand were synthesized. They have been characterized and tested in batch and continuous modes. Arene and propylsulfonic acid adsorbents with an organosilane/silica molar ratio of 20% show a maximum adsorption capacity of about 25 mg NH4+/g at the lowest temperature studied (5° C). For a given initial ammonium concentration, the removal efficiency (W) increased with increasing adsorbent loading. The adsorption capacity was improved by increasing the molar organosilane silica ratio to reach 42 mg NH4+/g with a ratio of 40% at 25 ° C. The equilibrium data of both adsorbents followed the Langmuir model and the kinetic pseudo second order model is the one that best describes their kinetic behavior. Negative values of the enthalpy (ΔH0) and entropy (ΔS0) obtained indicate that the reaction is exothermic and that there is downward of the random arrangement of the adsorbate at the solid/liquid interface, respectively. Finally, the adsorbents are regenerated easily and maintained their adsorption capacity after five consecutive cycles of adsorption-desorption. The continuous study was conducted with the arene sulfonic acid adsorbent synthesized by grafting. The results obtained show that the time of occurrence of breakthrough curves decreases with increasing flow rate and initial ammonium concentration, but increases with increased bed height. Thomas and Yoon-Nelson models allowed a good prediction of experimental breakthrough curves. Finally, the breakthrough curves were not changed significantly after three consecutive cycles of adsorption-desorption. With the adsorbent containing the bridged benzene group, adsorption capacities between 34 and 40 mg NH4+/g were obtained.

Un acide humique, synthétisé par oxydation de catéchol et de glycine, a été utilisé comme modèle de la matière organique naturelle des eaux de surface. La déstabilisation de cet acide humique par coagulation a été obtenue par ajout de polycations Al13 ou de polyethyleneimine (PM = 600) à pH 6 et 8. Le mécanisme de déstabilisation de l'acide humique par l'Al13 ne dépend pas sensiblement du pH et de la concentration en aluminium. La RMN MAS de 27 Al montre que les espèces coagulantes participant à la coagulation sont essentiellement des polycations Al13 isolés ou faiblement polymérisés. La RMN CP-MAS de 13C indique que l'ordre d'interaction des espèces coagulantes avec les groupements ionisés de l'acide humique change avec le pH: à pH 6 les polycations Al13 sont fixés en priorité sur les groupements carboxyliques de l'acide humique, alors qu'à pH 8, ce sont les groupements phénoliques qui interagissent tout d'abord avec les espèces coagulantes. La spectroscopie de fluorescence de pyrène révèle que les chaînes des macromolécules d'acide humique se réarrangent au cours de l'agrégation, et forment des pseudo micelles intra ou intermoléculaires pour les faibles concentrations en aluminium. A plus fortes concentrations d'aluminium, la structure initiale des macromolécules d'acide humique, sans pseudo micelles, est restaurée. Ce changement de reconformation des macromolécules d'acide humique en présence des polycations Al13 semble également pouvoir être déduit des résultats de chromatographie d'exclusion stérique. En revanche, aucune reconformation des polymères d'acide humique n'est observée en présence de polyethyleneimine. Dans ce cas, la déstabilisation correspond à une neutralisation partielle de l'acide humique par les chaînes de polyethyleneimine, et un même rapport du nombre de charges cationiques sur le nombre de charges anioniques est obtenu à pH 6 et 8. La siccité des gâteaux de filtration diminue avec l'augmentation de la concentration en coagulant. Cependant, cette variation de la rétention en eau dans les gâteaux de filtration est trop faible pour être reliée de manière simple aux caractéristiques de taille ou de structure des agrégats.

La recherche concerne tout d'abord l'optimisation d'un dispositif de traitement d'effluents gazeux acides par voie semi-sèche. Les trois dispositifs étudiés, dénommés A, B et C sont à base d'un venturi haute énergie. Les dispositifs sont alimentés par un débit d'air compris entre 85 et 120 nm³/h à une température d'entrée de 200°C. La phase liquide ou la suspension réactionnelle est introduite dans les dispositifs par une buse ordinaire placée axialement en amont du col du venturi et avec un débit volumique variable entre 2 et 10 L/h. Pour les trois dispositifs, on précise les capacités d'évaporation d'eau pure et d'absorption réactionnelle du dioxyde de soufre, la concentration en SO₂ à l'entrée du dispositif étant fixée à 500 ppm. Le dispositif C associant une colonne au venturi et ou les phases gazeuse et liquide sont alimentées à co-courant descendant est le plus performant. De plus, pour ce dispositif, l'influence de différents paramètres opératoires nous permet d'aboutir à des conditions de fonctionnement dans lesquelles le dispositif conçu est plus efficace que certains dispositifs d'absorption par voie semi-sèche décrits dans la littérature. Les performances d'évaporation et d'absorption des dispositifs et plus particulièrement du dispositif C sont ensuite interprétés à l'aide de modèles simplifiés ou les phases gazeuses et liquides sont supposées parfaitement agitées et ou la résistance réactionnelle de transfert se limite à la résistance difusionnelle entre la phase gazeuse et la goutte ou la particule réactionnelle. Ces modèles rendent compte de l'influence qualitative et quantitative des paramètres opératoires étudiés. L’intérêt du dispositif au niveau du laboratoire mériterait d'être confirmé à une échelle industrielle avec un effluent gazeux acide réel

Les désinfectants utilisés dans la production d’eau potable réagissent avec la matière organique naturelle et produisent des sous-produits de désinfection. Les ressources en eaux potables dans les régions côtières sont susceptibles d’être impactées par des concentrations plus élevées en ions iodure entraînant la formation de sous-produits iodés, plus toxiques que leurs analogues bromés et chlorés. Deux méthodes analytiques par chromatographie gazeuse avec injection par headspace-trap ont été développées à l’Université de Lille : une méthode pour analyser les trihalométhanes – en particulier les espèces iodées (I-THMs) – et une méthode pour les acides haloacétiques (HAAs). Ces méthodes ont été utilisées pour une étude sur une usine de traitement de l’eau ainsi que pour l’évaluation de résines échangeuses d’ions, dans le cadre d’un ambitieux projet de modernisation de l’usine. En plus de tests de potentiels de formation, différents scénarios de concentrations croissantes en ions iodure et bromure ont été testés. Les résultats ont également été reliés à la caractérisation de la matière organique naturelle, avec l’abattement des substances humiques et des building blocks entraînant la plus grande réduction en potentiel de formation des THMs, durant la coagulation-décantation et lors du traitement par résines échangeuses d’ions. Les I-THMs et HAAs déjà formés furent significativement éliminés par les filtres à charbon actif sur l’usine de traitement, abaissant la cytotoxicité relative globale. La résine Amberlite IRA410 a eu la meilleure performance parmi les 4 résines testées sur l’abattement du carbone organique dissous et la réduction en potentiel de formation des sous-produits de désinfection
Disinfectants react with natural organic matter (NOM) to produce undesired disinfection by-products (DBPs). Drinking water resources in coastal areas can be impacted by higher concentrations of iodide leading to the formation of iodinated DBPs which are more toxic than their brominated and chlorinated analogues. Two analytical methods to analyse DBPs by headspace-trap gas chromatography were developed at Lille University: one for the trihalomethanes – with a focus on iodinated species (I-THMs) – and one for the haloacetic acids (HAAs). Those methods were implemented in a collaboration with De Watergroep to look at the removal of these DBP precursors in a full-scale drinking water treatment plant as well as in the assessment of ion exchange resins, as part of an ambitious project to modernize the plant. As well as formation potential tests on real waters, different scenarios of increasing iodide and bromide concentrations were tested. The results were also related to the characterization of the natural organic matter, with the removal of humic substances and building blocks leading to the greatest abatement of THM formation potential during coagulation-decantation and ion exchange treatment. Preformed I-THMs and HAAs were greatly removed by the granular activated carbon filters in the full scale plant, reducing the overall relative cytotoxicity. Amberlite IRA410 had the best performance amongst 4 resins on NOM removal and DBP formation potential reduction

Dans le cadre de la protection de l'environnement, l'elimination de produits chimiques, presents dans les effluents aqueux residuaires de l'industrie, est souvent un probleme difficile a resoudre. Par ailleurs, la recuperation de certains composes tels que l'acide tartrique et l'acide lactique, examines dans cette etude, peuvent faire l'objet d'une valorisation. La mise au point d'un procede d'extraction liquide-liquide pour la recuperation et la separation de ces acides en utilisant successivement comme solvant les melanges tributylphosphate-dodecane ou triisooctylamine-octanol-1 et le decanol-1 pur a fait l'objet du present travail. Le rendement et la selectivite de l'operation de separation ont ete etudies, dans un premier temps au stade laboratoire a partir d'extractions par contact simple entre les phases et ensuite au stade pilote en utilisant un extracteur morris comportant plusieurs etages et fonctionnant a contre-courant en continu. Une methodologie des plans d'experiences a permis d'etudier l'influence de divers facteurs sur l'efficacite de la separation envisagee et notamment: la concentration en acide tartrique et lactique dans la phase aqueuse initiale, le ph de cette phase et le taux de solvant. Pour une concentration en t. I. O. A dans le melange t. I. O. A. -octanol-1 de 0,5m, un taux de solvant massique de 0,4 et un ph de la solution aqueuse initiale de 2,2, les pourcentages d'acides tartrique et lactique extraits par contact simple sont respectivement de 98,7% et 91%. Cependant, la purete en acide lactique dans l'extrait reste inferieure a 60% en raison du rendement d'extraction eleve des deux acides par ce solvant. Les essais d'extraction effectues avec le melange t. B. P. -dodecane en continu et a contre-courant au moyen de l'extracteur morris ont montre, pour un taux de solvant volumique de 3 et une solution aqueuse initiale de ph 3,5, que l'acide lactique est extrait avec un rendement de 85,5% et une purete dans la phase organique de 95%. Ces experiences realisees en continu avec ce type d'appareil demontrent donc qu'il est possible de concilier un bon rendement d'extraction et une selectivite elevee

En rejetant dans l'environnement des effluents aqueux charges, les distilleries et caves cooperatives productrices de sucre de raison (mout concentre rectifie) engendrent une pollution importante. L'elimination des acides malique et tartrique qui constituent 40% de la charge organique est un moyen de diminuer cette pollution. La mise au point d'un procede de separation performant permettrait une valorisation des acides malique et tartrique naturels. La technique retenue est l'extraction liquide-liquide en utilisant des composes organophosphores comme solvant. Pour optimiser rendement et selectivite de cette separation, nous avons utilise les plans d'experiences. Cette methodologie permet l'etude des differents facteurs influant sur cette separation, a savoir: concentration en acide malique, en acide tartrique, concentration en extractant dans le solvant et taux de solvant

Cette thèse s'intéresse à des complexes monocyclopentadiényles à bras phosphazène des métaux du groupe 4. L'objectif était de générer des espèces capables de s'autoactiver grâce à une interaction entre le phosphazène et le métal, ou du moins de faciliter l'activation nécessaire, pour former une espèce cationique super acide de Lewis du type Catalyseur à Géométrie Contrainte. Une étude théorique des systèmes présentant l'arrangement “Cp-P=N” montre que cette interaction est favorisée dans le complexe neutre, et qu'elle stabilise le complexe cationique. Plusieurs ligands monocyclopentadiényles à bras phosphazène ont été synthétisés, selon deux modèles : “Cp-Si-N=P” et “Cp-P=N”. Ces systèmes offrent une structure particulièrement modulable. L'alcane élimination entre les ligands et le tétrabenzylzirconium a permis d'obtenir les complexes monocyclopentadiényle benzylzirconium à bras phosphazène correspondants. Ces complexes présentent des structures originales, par les modes de coordination des ligands (notamment une hapticité très rarement observée h1 pour le ligand fluorényle), et par les effets électroniques et stériques subtils qui favorisent ou non la coordination du bras phosphazène au centre métallique.

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
The aim of this work was to study of the formation of disinfection by-products during the chlorination of public swimming pools water. In parallel to its disinfecting action, chlorine reacts with organic and inorganic compounds introduced into the swimming pool water by bathers (urine, sweat, ...) to form undesirable by-products (chloramines and organohalogenated matters).A statistical study of the presence of urea, the major component of urine and sweat, and the main precursor compound of inorganic chloramines, in public swimming poolwater has been made. Measured concentrations were between 0.14 and 3.67 mg/L (mean value: 1.08 mg/L, s.d: 0.70 mg/L). The study of the reactivity of chlorine with urea (kinetic and chlorine consumption) made under different experimental conditions, showed a very high stability of urea in the presence of free chlorine in the pools water.Analysis of chlorination by-products showed that chloral hydrate, with the dichloro and the trichloroacetic acids, is one of the major chlorination by-products found. This study also determined the kinetic rate constant of hydrolysis of chloral hydrate in water, the influence of the pH and the temperature on the rate of hydrolysis and the potential of chloral hydrate formation from some constituents of the urine.The last part of this work was focused on the study of the reactivity of ozone on chlorine and some disinfection by-products, as well as the study of the impact of preozonation of swimming pools water (in absence and presence of free chlorine) on the formation of organohalogenated by-products during a post-chlorination

Dans le cadre des recherches de l'ANDRA sur le confinement en couche géologique profonde de déchets radioactifs, une étude microbiologique a été menée sur l'eau interstitielle et l'argile du Callovo-Oxfordien (–490m, 165 millions d'années). Deux types d'études ont été menés, culturale et moléculaire.Malgré différentes tentatives d'extractions, et comme pour les études antérieures effectuées, aucun ADN n'a pu être extrait au cours de ce travail. Par contre, une approche culturale a permis de mettre en évidence la présence d'une microflore peu dense mais viable et métaboliquement assez variée : neuf espèces aérobies dont quatre facultatives et deux anaérobies strictes, de différents types métaboliques : sulfato-réducteur, réducteur de Fe(III), fermentaire et oxydation complète des substrats en CO2. Au vu des disponibilités in-situ en sources de carbone (SC) et d'énergie nécessaires à la croissance bactérienne, la production d'acétate et autres acides gras volatils ainsi que la production d'hydrogène pourraient potentiellement être actifs dans le Cox. L'étude des produits du métabolisme a permis d'identifier plusieurs agents biotiques (dont H2S) ayant potentiellement une activité biocorrosive. Par ce travail il apparait fondamental que la composante biologique soit prise en compte dans la conception du stockage, afin notamment d'éviter ou de limiter tout apport de matière organique exogène à la formation argileuse. Cette prise en compte biologique apparait cruciale pour tenter de restreindre le réseau trophique bactérien à ces conditions initiales, celles qui sont potentiellement présentes sur le site de stockage, qui concernent les seules SC et d'énergie autochtones
In the framework of research of ANDRA about reversible deep geological radioactive waste, a microbiological study was conducted on pore water and Callovo-Oxfordian clay layer (-490m and 165 million years). Two types of studies were conducted, a cultural approach and a molecular approach.Despite various attempts of extraction, and as for the previous, no DNA could be extracted in this work. However, the cultural approach has highlighted the presence of a sparse microflora but viable and metabolically quite varied: nine aerobes species including four facultative anaerobes and two strictly anaerobes. They represent different metabolic types: sulfate-reducing, iron-reducing, fermentative and complete oxidation of substrates into CO2. In view of the availability of in-situ sources of carbon and energy required for bacterial growth, the production of acetate and other volatile fatty acids as well as hydrogen production could potentially be active in the clay layer of Cox and open to varied bacterial growth.The study of metabolic products has also identified several biotic agents (including hydrogen sulfide) having a potentially biocorrosive activity. Through this work it appears that the biological component is to be taken into account in the design of radioactive waste storage, in particular to avoid or minimize any contribution of exogenous organic matter in the clay formation.This biological consideration appears crucial to attempt to restrict bacterial trophic network on these initial conditions, that is to say those that are potentially present on the storage site, that concern solely autochthonous carbon and energy sources

Cette thèse porte sur l'étude de la coopérativité métal/acide de Lewis. L'or se distingue des autres métaux de transitions par une réticence à s'engager dans les étapes élémentaires classiquement rencontrées en chimie organométallique. Ce projet de recherche repose sur la coordination de l'or par des ligands ambiphiles permettant l'installation d'un acide de Lewis dans la sphère de coordination. L'objectif ici est de tirer profit de la proximité de l'accepteur pour exalter la réactivité de l'or et réaliser des transformations initialement défavorables. Le premier chapitre aborde de manière très générale l'état de l'art de la chimie organométallique de l'or. Une attention particulière est portée aux limitations générées par une difficulté intrinsèque de ce métal à accéder à de hauts degrés d'oxydations. La coordination des ligands ambiphiles sur l'or y est introduite dans un second temps. La relation entre les divers modes de coordinations adoptés et la réactivité des complexes résultant a été mise en avant. Le deuxième chapitre est consacré à la synthèse de nouveaux complexes d'or PB-Au(I)-R comportant un co-ligand organique. Ces derniers ont été obtenu depuis des précurseurs aryle, méthyle et trifluorométhyle d'Au(I) par coordination d'une phosphine borane récemment décrite par l'équipe et présentant un fragment borane hautement acide de Lewis. La présence d'une interaction datives de l'or vers le bore a pu être établi. L'évaluation de la force de l'interaction Au→B a notamment permis de discuter le caractère sigma-accepteur du nouveau ligand. L'addition oxydante de divers électrophiles a ensuite été étudiée. Lors l'exploration de la réactivité des complexes PB-Au(I)-R (R = vinyle, acétylènyle), une réaction de 1,1-phosphaboration stéréo- et régiosélective du groupement insaturé a été découverte et fera l'objet d'un troisième chapitre. Des complexes zwittérioniques issus de l'abstraction du groupement organique de l'or vers le bore ont été identifiés comme intermédiaire clé de la transformation. Le mécanisme de la réaction a fait l'objet d'une étude expérimentale et théorique mettant en évidence une action concertée du bore et de l'or. Enfin, il a été démontré dans un dernier chapitre que la coordination des mono-phosphines boranes sur les complexes d'Au(III) favorise grandement l'élimination réductrice C(sp3)-C(sp3) connue pour être difficile. Des études cinétiques montrent un impact de la présence de l'acide de Lewis. L'étude par DFT du mécanisme soutient la participation du borane des ligands ambiphiles
The present work is dedicated to the study of metal/Lewis cooperativity. Over years gold has proven its reluctance to undergo elementary steps classicaly disclosed in the coordination chemistry of transition metals. The initial concept behind this research project consist in the installation of a Lewis acid in the first coordination sphere through the coordination of ambiphilic ligands. The ultimate objective is to take full advantage of the assistance provided by the acceptor to extol the reactivity at gold and achieve challenging transformations. The introductive chapter delivers a bibliographic overview of the organometallic chemistry encountered with gold. A peculiar interest is paid to the limitations araising from an intrinsic difficulty to access high oxidation state. The coordination chemistry of ambiphilic ligands is subsequently introduced. The relation between the coordination mode of the ligand and the reactivity of the ensuing complexe is highlighted. To support this research a new mono-ortho-phenylene-phosphinoborane bearing an extremely Lewis acidic boron has been developed. The second chapter brings forward the synthesis of neutral species by coordination of the ambiphilic ligand on gold(I) aryl, methyl and trifluoromethyl complexes. The presence in those species of a gold to boron dative interaction (Z interaction) allowed to assess and discuss the sigma-acceptor ability of the new ligand. Then their reactivity towards oxidative addition has been studied. The third chapter results from a serendipitous discovery made over attemts to generalize the former reactivity. The phosphine borane was found to react with gold(I) alkynyl and alkenyl complexes. via a stereo and regioselective 1,1-phosphaboration process. Zwitterionic complexes stemming from a migration of the organic fragment from the gold to the boron have been authenticated as key intermédiates. Kinetic and DFT investigations suggest a stepwise pathway including the decoordination of the phosphine followed by the anti nucleophilic attack to the unsaturated bond henceforth activated by gold. The boron center acts as a relay and tether for the organic moiety. The last chapter is devoted to the Au(III)/Au(I) reductive elimination. The complexation of a mono-ortho-phenylene-phosphinoborane has shown to foster the challenging C(sp3)-C(sp3) reductive coupling. Kinetic studies emphasised a strong impact of the ligand's Lewis acidity supporting the participation of the acceptor in the mechanism. DFT calculations were performed to elucidate the mechanism and shed light onto a gold/Lewis acid cooperativity