Volatile Organic Compounds (VOCs) are commonly used as indicators of an organism's health, among other factors. Traditionally, gas chromatographs (GC) are used to classify these but are prohibitively expensive and impractical for field use. This thesis outlines the motivations, design, construction, and characterization of a portable GC. This proof-of-concept uses off-the-shelf components to show that the production of a device is feasible. It was able to successfully generate carrier gas from the surrounding air via filtration by activated carbon fiber filters. It was also able to reliably produce distinguishable peaks for acetone and hexane at retention times that were reasonable for a prototype system. With some modifications, this system has the strong potential for long-term implementation in the field.

Thesis (MSc)--Stellenbosch University, 2015. / ENGLISH ABSTRACT: INTRODUCTION The Western Cape Government (WCG) uses Vehicle Operating Cost (VOC) as part of their Road Management System since 1992. VOC is used in the process of prioritisation of maintenance projects as well as for the identification of economically viable maintenance strategies and is thus an integral part of the system. In 2001 changes to the VOC calculation methodology in the system to Highway Development and Management (HDM-4) system methodology occurred. The reasons were twofold – to bring the calculation method in line with world trends and due to lack of updated cost factors used in the previous methodology. In October 2001 a model was implemented with riding quality (IRI) as independent variable. This model was partly based on regression table data. As no geometric/topography data, defined as Terrain data, was available at this stage, Terrain was ignored. In 2006 WCG Systems were updated with Global Positioning System (GPS) data and a process to classify or categorise Terrain was initiated, thus providing the opportunity to include Terrain. As part of the redevelopment to include Terrain, it was decided to re-evaluate the vehicle fleet. METHODOLOGY Various alternative methods to develop the Modified Simplification equations were available and evaluated, e.g. regression or direct mathematical substitution. HDM-4 requires the input of Vehicle Type dependent cost parameters that is based on real vehicles. The WCG required that changes to these dependent parameters is feasible, so that they can be updated periodically. A set of equations therefore needed to be developed, allowing the input of Vehicle Type dependent parameters and the subsequent calculation of VOC with riding quality (IRI) as independent variable. This renders the use of regression analysis untenable. Composition of the vehicle fleet on each road section is required to utilise HDM-4 for analyses. In order to simplify calculations, different traffic strata was defined, i.e. Business, Commuter, Rural and General. In the evaluation of the Vehicle it is this strata and data from permanent counting stations that is used to compile a Vehicle fleet. MODEL DEVELOPMENT The Modified Simplification to include Terrain results in 48 combinations of Vehicle Type, Surface Type and Terrain Type for the basic equation of VOC. VOC = TCav + PARTSCOST + LABOURCOST +DEPCSTav ( )´ Length of road segment 1000 +(FuelCostav +OilCostav )´ Length of road segment av TC -Tyre Cost PARTSCOST -Parts Cost LABOURCOST - Labour Cost av DEPCST - Depreciation Cost av FuelCost -Fuel Cost av OilCost - Oil Cost The variables in VOC are defined by a couple of equations. For explanatory purposes a numeric example is presented. CONCLUSION AND RECOMMENDATION The implementation of this Modified Simplification has assisted not only the WCG, but also other entities, that also use the VOC (published annually) based on these principles. Interested parties have the option to include Terrain in their implementation. Caution should be taken when using the Modified Simplification, as it is important that the principles used to simplify HDM-4 apply to the implementation and the business rules of the Management system of the user. The current development will not require a redevelopment due to any vehicle fleet change in future as the decision to simplify all defined Vehicle Types in HDM-4 allows the new fleet to be updated. Recommendation for further research and development include: • Standalone function that is already considered by the WCG • Investigating Published Vehicle data • Economic vehicle data for use in specific applications / AFRIKAANSE OPSOMMING: INLEIDING Sedert 1992 gebruik die Wes-Kaapse Regering (WCG) voertuiggebruikskoste (VOC) as deel van hul Plaveisel Bestuurstelsels. VOC word gebruik in die proses van prioritisering van die instandhoudingprojekte sowel as vir die identifisering van ekonomies-vatbare instandhouding-strategieë en is dus 'n integrale deel van die stelsel. In 2001 is daar besluit om oor te skakel na die berekeningsmetode van Highway Development and Management (HDM-4). Die redes was tweeledig – om die berekeningsmetode in lyn met die wêreld tendense te bring; en as gevolg van 'n gebrek aan opgedateerde koste-faktore in die voorheen-gebruikte metode. In Oktober 2001 is 'n VOC-model, met rygehalte (IRI) as onafhanklike veranderlike geïmplementeer. Hierdie model was gedeeltelik gebaseer op regressie tabel data. Aangesien daar geen geometriese/topografiese data (gedefiniëer as terreindata) beskikbaar was nie, is die terrein geïgnoreer. In 2006 is WCG Stelsels opgedateer met Globale Positionering Stelsel (GPS) data en 'n proses om terrein te klassifiseer is van stapel gestuur. Deur die verandering in beskikbare data, is die geleentheid om terrein in te sluit in die VOC model geskep. As deel van die insluiting van herontwikkeling om terrein in te sluit, is daar besluit om die voertuigvloot te her-evalueer. METODOLOGIE Verskeie alternatiewe metodes om die Gewysigde Vereenvoudiging-vergelykings te ontwikkel was beskikbaar en is geëvalueer, bv. regressie of direkte wiskundige vervanging en vereenvoudiging. HDM-4 se voertuigafhanklike koste-parameters is op werklike voertuie gebaseer. Die WCG het vereis dat hierdie afhanklike parameters veranderbaar moet wees, sodat hulle dit van tyd tot tyd kan opdateer. Dit was dus nodig om 'n stel vergelykings te ontwikkel met die tipe voertuigkosteafhanklike parameters as insette. Verder moes alle vergelykings weer in terme van rygehalte wees. Dit maak die gebruik van regressie-analise ononderhoubaar. Samestelling van die voertuigvloot op elke padseksie is 'n vereiste om HDM-4 aan te wend vir ontledingsdoeleindes. Ten einde berekeninge te vereenvoudig is verskillende verkeerstrata gedefinieer, naamlik Besigheid, Pendel, Landelik en Algemeen. In die evaluering van die Voertuig is dit hierdie strata en data uit permanente telstasies wat gebruik word om 'n voertuigvloot saam te stel. MODELONTWIKKELING Die Gemodifiseerde Vereenvoudiging, insluitend terrein, het 48 kombinasies van tipe voertuig, oppervlak en terrein vir die basiese vergelyking van VOC: VOC = TCav + PARTSCOST + LABOURCOST +DEPCSTav ( )´ Length of road segment 1000 +(FuelCostav +OilCostav )´ Length of road segment TCav - Bandkoste; PARTSCOST - Onderdele-koste; LABOURCOST - Arbeidskoste; av FuelCost - Brandstofkoste; av DEPCST - Waardeverminderingskoste; av OilCost - Oliekoste Die veranderlikes in VOC word gedefinieer deur 'n paar vergelykings. Vir verduidelikende doeleindes word 'n numeriese voorbeeld ingesluit. GEVOLGTREKKING EN AANBEVELING Die implementering van hierdie Gewysigde Vereenvoudiging het nie net die WCG nie, maar ook ander entiteite wat ook die VOC (jaarliks gepubliseer) gebruik, bygestaan. Belangstellendes het die opsie om die terrein in hul implementering in te sluit. Dit is belangrik om ag te slaan op die beginsels wat gebruik is om HDM-4 te vereenvoudig tesame met die besigheidsreëls van die Gewysigde Vereenvoudiging, indien dit gebruik word. Die huidige model vereis nie 'n herontwikkeling as gevolg van enige voertuigvloot verandering in die toekoms nie. As gevolg van die besluit om alle gedefinieerde tipes voertuig te vereenvoudig, kan die voertuigvloot keuse net in die stelsel opgedateer word. Aanbeveling vir verdere navorsing en ontwikkeling sluit in: • Alleenstaande funksie wat reeds deur die WCG beskou word • Ondersoek Gepubliseerde Voertuig data • Gebruik van Ekonomiese voertuigdata vir sekere toepassings

L’objectif de notre travail, était l’étude de deux classes de catalyseurs dans la réaction d’oxydation totale de COV. L’application visée étant la destruction à basse température de ces traces de polluants dans l’air. Des oxydes mixtes Co3O4-CeO2 ont été préparés par co-précipitation. Avec l’oxyde mixte (% atomique Co/Ce = 1), nous avons obtenu les meilleures performances catalytiques et montré que la réactivité étaient exaltée par une forte mobilité des oxygènes de coeur. Des catalyseurs à base d’or (2wt%) et de palladium (1wt%) ont été déposés sur des supports oxydes comme la cérine et le titane afin de favoriser une interaction métal support, ou sur un support alumine. Des solides à base d’alumine dopée au cérium, manganèse, fer et titane ont également été préparés. Pour l’or, l’évolution des performances catalytiques en fonction du support ont été les suivantes: Au2%/Al2O3 < Au2%/TiO2 < Au2%/CeO2, alors que pour le palladium nous avons obtenu les tendances suivantes : Pd1%/CeO2 < Pd1%/Al2O3 < Pd1%/TiO2. Pour l’Au, l’interaction métal support a permis d’expliquer les différences de réactivité alors que pour le palladium, l’activité est liée aux sites actifs de palladium Pd0/PdO présents à la surface. Avec les systèmes dopés, les résultats ont montré que les meilleurs catalyseurs étaient le Au2%/Ce5%/Al2O3 et le Pd1%/Ce5%/Al2O3. Cette exaltation a été attribuée à la grande mobilité des oxygènes en raison d’un défaut de structure induit par l’insertion des ions Al3+ au sein du réseau de la cérine et une forte interaction des particules très bien dispersées / The aim of the work was to study two classes of catalysts for the complete oxidation of volatile organic compounds. The target application for air pollution control is the total abatement of VOC at low temperature. Mixed oxide Co3O4-CeO2, were prepared by co-precipitation method. Among them, the mixed oxide corresponding to Co/Ce atomic ratio close to 1, was the best performing. The participation of surface oxygen species and high bulk mobile oxygen were the factors determining the high activity of Co30Ce in the total oxidation of propylene and toluene. Au (2wt%) and Pd (1wt%) catalysts were prepared over typical reducible oxides, such as CeO2 and TiO2. For comparison, catalysts over Al2O3, were also prepared. Moreover, the effect on the activity of Au and Pd supported over Al2O3 doped by cerium, manganese, iron and titanium was investigated. The so prepared Au and Pd catalysts were compared in the total oxidation of propylene. It was found that the activity of gold catalysts supported over un-doped oxides varied in the order: Au2%/Al2O3 < Au2%/TiO2 < Au2%/CeO2, while a different trend was observed for palladium catalysts: Pd1%/CeO2 < Pd1%/Al2O3 < Pd1%/TiO2. For Au catalysts, the nature of the support and the extent of interaction with the support are the key factors in determining the activity, whilst for the Pd supported ones, the activity seems to be governed by the nature of Pd species, Pd0/PdO, present in the catalyst. Au2%/Ce5%/Al2O3 and Pd1%/Ce5%/Al2O3 appear the best samples. The enhanced catalytic performances were attributed to high-oxygen mobility due to a defective ceria structure induced by the insertion of Al3+ ions into the lattice and also strong metal-support interaction between nanoparticles highly dispersed

Dans la synthèse des matériaux catalytiques, deux aspects orientent en particulier les recherches actuelles: le contrôle de taille afin d’obtenir des nanoparticules finement divisées et le contrôle précis de la morphologie. Dans cette étude, nous avons utilisé les milieux non aqueux pour élaborer des matériaux catalytiques à base d’oxydes des métaux de transition (Ti, Zr, Mn). Trois méthodologies ont été employées pour la préparation des solides à base de TiO2. La synthèse dans les nitrates fondus dopés avec différents anions permet un boncontrôle des propriétés texturales des matériaux et de la nature des plans cristallins exposés. Les préparations utilisant le nitrate d’ammonium stabilisé avec des molécules organiques azotées conduit à des solides présentant des tailles et des formes de particules variables en fonction de la nature du stabilisateur. Le traitement à reflux dans des solvants organiques polaires conduit à l’obtention des supports TiO2 de grandes surfaces spécifiques. Pour la valorisation catalytique de ces matériaux, deux réactions appliquées au domaine de la photocatalyse ont été employées: la production d’H2 par déshydrogénation du méthanol etl’oxydation photocatalytique de l’acide formique. La réaction modèle de décomposition del’isopropanol a été utilisée comme test de caractérisation des propriétés acido-basiques de nossystèmes. La technique de nitrates fondus a été également appliqué avec succès pourl’obtention en une seule étape des catalyseurs supportés Mn-Zr et Mn-Ti. Ces catalyseursmontrent une excellente activité pour l’oxydation totale de composés organiques volatils(COV). / Two major challenges are particularly important for current research in the catalytic materials synthesis: preparation of finely divided particles and control of their shape. In this work we used non aqueous solvents to prepare catalytic materials containing transition metals oxides (Ti, Mn, Zr). Three techniques were applied to prepare TiO2-based solids. Reactions in molten alkali metal nitrates doped with different anions offered good control of textural properties and of the nature of exposed facets of nanocrystalline particles. Synthesis in molten ammonium nitrate stabilized with organic nitrogen-containing compounds provided TiO2 solids with variable size and shape as a function of stabilizer used. The reflux treatment in polar organic solvents leads to titania supports having high specific surface area. Two reactions from the field of photocatalysis were employed to valorize the obtained catalysts: H2 production by methanol dehydrogenation and photocatalytic oxidation of formic acid. Isopropanol decomposition has been used to determine the acid-base properties of the solids. Molten nitrate technique was then successfully applied in order to obtain in one-step highly dispersed Mn-Zr and Mn-Ti supported oxide catalysts. These systems showed excellent activity for the total oxidation of volatile organic compounds (VOC).

Un problème fondamental pendant l'évaluation in vitro de la toxicité de composés organiques volatils (COVs) est le manque de connaissance de l'évolution de la concentration des COVs à laquelle les systèmes vivants sont exposés au cours des études expérimentales. Ce travail présente un nouveau dispositif expérimental conçu pour étudier l'exposition des systèmes vivants aux COVs. Le dispositif est formé de deux compartiments séparés par une membrane hydrophobe poreuse et permet des durées relativement longues de manipulations sans restreindre la respiration cellulaire. Une modélisation théorique qui couple la conservation de masse et du moment entre les différentes phases et la respiration des cellules hybridomes (ATCC CRL-1606) au sein du dispositif a été développée. Le modèle permet de prédire l'évolution de la concentration des COVs, de l'oxygène et du dioxyde de carbone dans le dispositif. Les résultats simulés pour le transfert des COVs ont revélé une bonne concordance avec les résultats expérimentaux et ont montré que le type de membrane et son diamètre, le coefficient de partage des COVs et la hauteur de la phase liquide ont une influence significative sur l'évolution de la concentration de ceux-ci dans la phase liquide. Néanmoins la disponibilité de l'oxygène au niveau des cellules dépend principalement de la densité cellulaire initiale, de la vitesse spécifique de consommation de ce gaz et de la hauteur du liquide alors que les paramètres liés à la membrane ont une influence sur le contrôle du pH. / A major problem during in vitro evaluation of the toxicity of volatile organic compounds (VOC) is the lack of knowledge of the evolution of the concentration of such compounds during the course of experimental studies with living systems. This work presents the design of a novel experimental device for the study of cell culture exposure to VOCs. The device is made of two compartments separated by a porous hydrophobic membrane and allows relatively long durations of handling without restricting cellular breathing. A theoretical modeling which couples mass and moment conservation between the different phases inside the device with the breathing kinetics of hybridoma cells (ATCC CRL-1606) was developed. The model allows predicting the evolution of the concentration of the VOCs, the oxygen and the carbon dioxide inside the device. The simulations of the mass transfer of the VOCs simulated presented a good agreement with experiments and showed that the type of membrane and its diameter, the VOCs partition coefficient and the height of the liquid phase have a significant influence on the evolution of their concentration in the liquid phase. Nevertheless, the availability of oxygen for the cells depends mainly on the initial cellular density, the specific kinetics of consumption of this gas and on the height of the liquid phase, whereas the parameters related to membrane have an influence on the control of the pH.

A variety of methods exist to remove volatile organic compound (VOC) air pollutants from contaminated gas streams. As regulatory and public opinion pressures increase, companies are searching for more effective methods to control these emissions. This document is intended as a guide to help determine if existing systems are adequate and to provide additional information to improve the efficiency of the systems. It explores conventional methods of controlling VOC emissions, as well as innovative technologies including membrane separation, plasma destruction, and ozone catalytic oxidation. The conventional technologies covered include condensation, adsorption, absorption (or scrubbing), thermal incineration, flaring, catalytic incineration, and biofiltration. Each chapter includes a description of the technology, a discussion of the types of systems available, notes on the design of the system, economic estimates, an explanation of potential problems, and a list of considerations for installation and maintenance concerns. The final chapter is dedicated to the preparation and characterization of metal catalysts which were developed to improve the reaction rate of VOCs using ozone as an oxidant. / Ph. D.

L'objectif de ce travail était d'une part d'étudier la dégradation du phénol en milieu aqueux par un plasma GlidArc d'air humide et d'autre part d'étudier la conversion de l'acétaldéhyde dans des gaz atmosphériques par un plasma DBD généré par une haute tension impulsionnelle. Les résultats de l'étude paramétrique de la dégradation du phénol ont montré une augmentation de l'efficacité en fonction de la concentration initiale et du débit d'air humide. L'augmentation du gap entre les électrodes à occasionné celle de la concentration des ions nitrates. La majeur parie des nombreux produits de réactions est constituée d'acides carboxyliques mais aussi d'hydroquinone, de para-nitrophénol et de para-nitrosophénol. Cette identification a permis de dresser un schéma réactionnel de la dégradation du phénol. La conversion de l'acétaldéhyde a été effectuée dans des conditions de température allant de l'ambiante jusqu'à 300°C et dans deux types de mélanges: CH3CHO/N2 et CH3CHO/N2/O2 (jusqu'à 10% O2). Les résultats ont montré que le coût énergétique baisse en présence d'oxygène dans le mélange et également lorsque la température augmente. Les principaux sous-produits identifiés dans CH3CHO/N2 sont CO, H2, CH4, HCN, C2H6, CH3CN tandis que dans les mélanges oxygénés, CO2 et CO, CH2O, CH3OH sont les sous-produits les plus importants. L'étude cinétique menée à la suite de cette analyse grâce à un modèle 0D simplifié a permis de mettre en évidence le rôle primordial de la dissociation par quenching des états métastables d'azote et de l'oxydation notamment par O et OH dans la conversion de l'acétaldéhyde. La modélisation a aussi permis de comprendre les processus de formation des sous-produits majoritaires. Des catalyseurs à base de MnO2 ont été placés en aval de la zone de décharge pour décomposer l'ozone qui se forme abondamment dans les mélanges oxygénés surtout à basse température. L'oxygène atomique produit lors de cette décomposition oxyde l'acétaldéhyde résiduel et ses sous-produits. Le coût énergétique a ainsi été diminué et les concentrations des sous-produits comme CH2O et CH3OH ont été réduites. / This work aimed to study the degradation of aqueous phenol by humid air GlidArc plasma and to study the removal of acetaldehyde in atmospheric gas by pulsed DBD plasma. The parametric study of phenol degradation showed an increase in efficiency as a function of the initial concentration and humid air flow. The increase of the inter-electrodes gap has increased nitrate ions concentration. The numerous reaction products formed consist mostly of carboxylic acids. Other byproducts identified are hydroquinone, para-nitrophenol and para-nitrosophenol. By-products identification enabled drawing a reaction scheme of phenol degradation. The acetaldehyde removal has been achieved in temperature conditions ranging from ambient to 300°C and in two types of mixtures: CH3CHO/N2 and CH3CHO/N2/O2 (up to 10 % O2). The results showed that the energy cost decreases in the presence of oxygen in the mixture as well as when the temperature increases. In CH3CHO/N2, the main by-products are CO, H2, CH4, HCN, C2H6, CH3CN whereas in oxygenated mixtures, CO2 and CO, CH2O, CH3OH are the most important by-products. The kinetic study following this analysis, by using a simplified 0D model has highlighted the key role of the quenching of nitrogen metastables states and that of the oxidation of acetaldehyde, caused in particular by O and OH. The modeling also helped understanding the formation processes of major by-products. A MnO2 based catalyst was placed downstream of plasma zone in order to decompose ozone that is abundantly formed in oxygenated mixtures especially at low temperature. The atomic oxygen produced during this decomposition is used to oxidize the residual acetaldehyde and its by-products. The energy cost was thus decreased and the concentrations of certain by-products such as CH2O and CH3OH have been reduced as well.

Cabines de veículos automotores recém-manufaturados podem ser consideradas críticas quando se avalia a qualidade do ar interno, pois concentrações de compostos orgânicos voláteis encontram-se em níveis mais altos que os ambientes externos. Determinadas substâncias presentes no ar da cabine podem ser prejudiciais ao ser humano em função da sua toxicidade, pricipalmente nos grandes centros urbanos. A avaliação do ar da cabine automotiva se faz necessária. Nesse estudo, foi feita uma avaliação da qualidade do ar interno da cabine de 7 veículos populares recém-manufaturados contendo materiais de acabamento interno iguais. Um total de 46 compostos orgânicos voláteis foi identificado, sendo que 14 deles são compostos carbonílicos e 32 são hidrocarbonetos alifáticos e aromáticos, compostos halogenados e um nitrogenado. Os compostos carbonílicos foram identificados e quantificados por cromatografia a líquido e os outros VOCs apenas identificados por GC-MS. No ar interno da cabine dos veículos estudados, as concentrações médias encontradas para os compostos carbonílicos (&#181;g/m3) em ordem decrescente foram: formaldeído (165,3); acetona (67,5); acetaldeído (56,8); isovaleraldeído (40,8); propionaldeído (21,1); butiraldeído (17,9); crotonaldeído (14,9); hexaldeído (14,9) valeraldeído (9,8); 2.5- dimetilbenzaldeído (9,3); otolualdeído (8,4); p/m tolualdeído (6,8); acroleína (4,2) e benzaldeído (3,8). Com relação aos outros VOCS foram identificados o metilbutano, que apresentou a maior porcentagem de abundância relativa, 8,5%, seguido de outros hidrocarbonetos com abundância relativa entre 5 e 2% , como, 2,7,10-trimetildodecano, 2,2,6-trimetildecano, ciclopentano, 2,3,4-trimetildecano, n-pentano, 3,6-dimetilundecano, 4-metildodecano, 4,6- dimetildodecano, 3,6-dimetildecano e 1,2-dimetilbenzeno. Dois derivados de hidrocarbonetos halogenados também foram encontrados, sendo que o triclorofluormetano foi o majoritário com 5,7%, e um composto nitrogenado, a acetonitrila com 5,4%. Os compostos derivados do benzeno identificados foram: 1,2-dimetilbenzeno, etilbenzeno, metilbenzeno, 1-etil-3- metilbenzeno, 1-etil-3-metilbenzeno e 1,3,5-trimetilbenzeno que perfazem 6,6 % de abundância relativa. O mais abundante entre os aromáticos foi o 1,2-dimetilbenzeno (2,5%). Os resultados experimentais revelaram também a liberação de VOCs pelos materiais de acabamento interno dos veículos automotores recém-manufaturados. / New motor vehicles cabins may be critical when considering the internal air quality, because concentrations of volatile organic compounds are at levels higher than the outdoors. Certain substances present in the cabin air can be harmful to humans according to their toxicity, mainly in the big cities. Assessment of the cabin air becomes necessary. In this study, cabin air quality was assessed and 7 popular new vehicles containing same interior trim materials were evaluated. A total of 46 volatile organic compounds were identified, with 14 of them were carbonylic compounds and 32 are aliphatic and aromatic hydrocarbons, halogenated compounds and a nitrogenated compound. The carbonylic compounds were identified and quantified by the liquid chromatography and other VOCs only identified by GC-MS. Cabin air vehicles studied showed the following average concentrations found for carbonylic compounds ( &#181;g/m3) in a descending order: formaldehyde (165.3), acetone (67.5); acetaldehyde (56.8); Isovaleraldehyde ( 40.8); propionaldehyde (21.1); butyraldehyde (17.9); crotonaldeído (14.9); hexaldeído (14.9) Valeraldehyde (9.8); dimetilbenzaldeído-2.5 (9.3); the - tolualdeído (8.4), p / m - tolualdeído (6.8); acrolein (4.2) and benzaldehyde (3.8). Concerning the other VOCs the following compounds were identified: methylbutane, which had the highest percentage of relative abundance, 8.5%, followed by other hydrocarbons with relative abundance between 5 and 2%, 2,7,10-trimetildodecano, 2.2 ,6- Trimetildecano, ciclopentano, 2,3,4-trimetildecano, n-pentane, 3.6-dimetilundecano, 4- metildodecano, dimetildodecano-4.6, 3.6 and 1.2-dimetildecano-dimetilbenzeno. Two halogenated hydrocarbons were also found, and triclorofluormetano had the biggest relative abundance percentage 5.7%, and a nitrogen compound, the acetonitrile with 5.4%. The benzene compounds identified were: 1.2-dimetilbenzeno, ethylbenzene, methylbenzene, 1- ethyl-3-methyl, ethyl-1-and 3-methyl 1,3,5-trimethylbenzene which comprise 6.6% of relative abundance. 1.2-dimetilbenzeno was the most abundant aromatic compound with relative abundance 2.5%. Results also showed that VOCs were released by studied vehicles interior trim materials.

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Les moisissures sont des biocontaminants courants des environnements intérieurs causant la biodégradation des matériaux qu'ils colonisent et favorisant l'apparition de diverses pathologies, notamment respiratoires telles que des allergies, des infections ou des toxi-infections.En raison de ces impacts, la maîtrise de la contamination fongique constitue une préoccupation majeure pour des secteurs aussi divers que les industries agro-alimentaires, pharmaceutiques, les hôpitaux ou encore les établissements patrimoniaux. Actuellement, les techniques utilisées pour surveiller ces environnements sensibles reposent sur la mesure de particules biologiques en suspension dans l'air émises après sporulation des moisissures. Afin de prévenir les effets de la prolifération de moisissures, le Centre Scientifique et Technique du Bâtiment (CSTB) a développé un indice de contamination fongique basé sur la détection de Composés Organiques Volatils (COV) spécifiques émis dès le début de cette croissance microbienne avant même l'émission dans l'air de particules délétères (Moularat, Robine et al. 2008; Moularat, Robine et al. 2008). Cet outil, breveté en 2007 (Moularat 2007), a été employé lors de différentes campagnes de mesures dans l'habitat, les bureaux, les écoles, les crèches, les musées…(Moularat, Derbez et al. 2008; Joblin, Moularat et al. 2010; Moularat, Hulin et al. 2011; Hulin, Moularat et al. 2012). Depuis le CSTB a élaboré un prototype de balise de surveillance intégrant cet indice et constitué de capteurs gaz à base de Polymères Conducteurs Electroniques (PCE), en collaboration avec l'ESIEE Paris (l'Ecole d'Ingénieurs de la Chambre de Commerce et d'Industrie de Paris) (pour la balise) et le Laboratoire de Physico-chimie des Polymères et des Interfaces (LPPI) (pour les PCE). Ainsi des capteurs à base de polypyrrole (PPy) et de Poly-(3,4-éthylènedioxythiophène)-poly(styrènesulfonate) (PEDOT-PSS) ont permis de différencier un environnement contaminé d'un environnement sain. Si ces couches sensibles se sont montrées efficaces pour la détection par l'identification d'une empreinte globale de COV d'origine fongique, elles ne s'avèrent pas encore suffisamment sélectives pour réaliser l'identification de chaque COV, indispensable pour le calcul de l'indice.Dans le cadre de la surveillance de la qualité microbiologique de l'air des environnements intérieurs, cette thèse a pour ambition de prolonger ces travaux en étudiant les mécanismes d'interaction entre COV et PCE en vue de l'application au développement de micro-capteurs chimiques adaptés à la mesure in situ. Cette recherche implique à la fois l'optimisation de la sensibilité et de la sélectivité de ces polymères et le développement d'une matrice de capteurs.Le premier aspect de cette étude a consisté à synthétiser de nouveaux PCE, plus spécifiques sur la base de ceux identifiés comme pertinents lors de la thèse de Joblin en 2011. Ainsi, des polymères, à base de pyrrole fonctionnalisés en position 1 et 3, ont été synthétisés par voie électrochimique. Le PEDOT-PSS, polymère commercial (sous forme de suspension dans l'eau), a, quant-à-lui, été conditionné par différents traitements thermiques.Le second aspect a porté sur l'étude de l'influence de l'exposition des COV à ces PCE sur leurs propriétés physico-chimiques. Ainsi, des caractérisations morphologiques, électrochimiques, optiques ainsi que la variation des propriétés de surface ont permis de mettre en évidence des interactions faibles, en général de type van der Waals ou par liaison hydrogène, entre COV et PCE.Enfin, le dernier aspect a porté sur l'étude expérimentale de la réponse des capteurs en contact avec différents COV issus ou non du métabolisme fongique. Cette dernière étape a permis de vérifier les hypothèses de mécanismes d'interaction. Par ailleurs, la spécificité de la matrice de capteurs vis-à-vis des composés fongiques a été démontrée. Cette matrice de capteurs a également permis d'obtenir des signatures spéci / Conducting polymers can be used as active materials of sensing devices that find application in different areas, such as quality control of products in industries such as food and beverage, cosmetics and solvents, in the monitoring of air quality for environmental and safety purposes, and as an auxiliary tool in the diagnosis of diseases. In spite of this, as a general rule, the details of the prevailing interactions of the volatile compounds and the polymer are not well understood. For this reason, we have focused the work of this thesis on the characterization of the interactions between vapors of volatile organic compounds and thin films of conducting polymers. These films, that were the active components of the sensors, were prepared atop of different geometry of interdigitated electrodes via electropolymerization, where several preparation parameters (such as doping agents nature and concentrations, monomer nature, thermal annealing) were observed to assure an homogeneous growth of the polymeric film. Several characterizations such as electrochemical studies, AFM observations and UV-VIS-NIR spectra studies were used to obtain detailed information about the interaction mechanisms between VOC and conducting polymers. We have also measured the contact angle of water, formamide and diiodomethane deposited on the surface of the polymeric films to evaluate surface free energy (and its acid-base and dispersive components). The selectivity and sensitivity of the polymeric sensors when exposed to different volatile organic compounds (VOCs) have shown to be dependent not only of the properties of the analyzed VOC but also on the nature of the counter-ion used to dope the polypyrrole film. As a final conclusion, we can say that as a result of this work it becomes possible to optimize the design of an arrangement of sensors such that both a better sensitivity and a better selectivity sensitivity to a given chemical environment can be achieved.