Ce mémoire présente les recherches effectuées sur une nouvelle méthode de transduction, exploitant la propagation des ondes à haute fréquence, pour la détection de polluants atmosphériques. Dans un premier temps, les principaux modes de transduction exploités dans les capteurs existants sont présentés. Ils fonctionnent dans des gammes de fréquences différentes des microondes, afin de comprendre ce que peut apporter cette nouvelle transduction. La permittivité diélectrique est le principal paramètre physique responsable de la détection microonde. Cependant, la variation de la conductivité du matériau sensible modifie également la transmission de l'onde à travers le dispositif microonde. Les propriétés de propagation d'une onde sont formulées afin de comprendre comment l'onde est influencée par la propagation dans le matériau sensible et comment sa mesure est effectuée. Le traitement des données joue un rôle important dans la détermination de la réponse des capteurs. Les matériaux inorganiques (oxydes d'étain et de titane) ont permis de valider les modes de transduction. Différentes géométries de capteurs ont été modélisées et utilisées avec des poudres compressées et des films minces, en particulier avec un matériau moléculaire (phtalocyanine de cobalt). Ces études nous ont permis d'améliorer la transduction, grâce à l'évolution du format de la structure microonde. Cette évolution a permis d'obtenir une discrimination meilleure que 100 ppm pour l'ammoniac dans l'argon ou dans l'air, et ce à température ambiante. / In this work, we have developed a new gas-sensing transduction based on the propagation of microwave inside a sensitive material to detect atmospheric pollutants at room temperature. First, we present a short overview of the main gas-sensing transduction in the litterature. These techniques operate in frequency ranges different from microwaves. The dielectric permittivity is the main physical parameter in the microwave transduction. The principle is based on the excitation of a sensitive material by a microwave electromagnetic field in a propagative structure. The reflected wave is specific to the excitation's frequency. It depends on the interaction between the sensitive material and the pollutant gas and also on the geometry of the sensor. However, the variation of the conductivity of the sensitive material also changes the transmission of the wave through the microwave device. Inorganic materials (tin and titanium oxides) are used to validate the methods of transduction. Different geometries of sensor are studied with electromagnetic modeling and experimental testing. The sensitive material is used in compressed powders and thin films, in particular with a molecular material (cobalt phthalocyanine). This work improves the microwave transduction knowledge by the sensor geometries. The experimental tests in argon flux conduct to obtain a resolution better than 100 ppm. Few results are presented in air flux.

L’évaluation de l’exposition aux composés organiques volatils (COV) recourt couramment à l’analyse des métabolites urinaires en assumant qu’aucune interaction ne survient entre les composés. Or, des études antérieures ont démontré qu’une inhibition de type compétitive survient entre le toluène (TOL), l’éthylbenzène (EBZ) et le m-xylène (XYL). Le chloroforme, qui est également un solvant métabolisé par le CYP2E1, se retrouve souvent en présence des autres COV dans les échantillons de biosurveillance. La présente étude visait donc à évaluer si le chloroforme (CHL) peut lui aussi interagir avec ces COV et évaluer ces interactions au niveau de l’excrétion des biomarqueurs urinaires associés, soit l’o-crésol, l’acide mandélique et l’acide m-méthylhippurique pour TOL, EBZ et XYL respectivement. Afin d’obtenir des données humaines, cinq volontaires ont été exposés par inhalation à différentes combinaisons de COV (seuls et mélanges binaires ou quaternaires) où la concentration de chacun des composés était égale à 1/4 ou 1/8 de la valeur limite d’exposition (VLE) pour une durée de 6h. Des échantillons d’air exhalé, de sang et d’urine ont été récoltés. Ces données ont ensuite été comparées aux modèles pharmacocinétiques à base physiologique (PCBP) existants afin de les ajuster pour l’excrétion urinaire. Certaines différences ont été observées entre les expositions aux solvants seuls et les coexpositions, mais celles-ci semblent majoritairement attribuables aux remplacements de participants à travers les différentes expositions. Les valeurs de Vmax pour EBZ et CHL ont été optimisées afin de mieux prédire les niveaux sanguins de ces COV. À l’exception du modèle pour EBZ, tous les paramètres pour l’excrétion urinaire ont été obtenus à partir de la littérature. Les modèles adaptés dans cette étude ont permis de simuler adéquatement les données expérimentales. / Evaluation of volatile organic compounds (VOC) exposure commonly resorts to urinary metabolite analyses, assuming that no interaction occur between coexposed chemicals. However, previous studies have reported competitive inhibition between toluene (TOL), ethylbenzene (EBZ) and m-xylene (XYL). Chloroform, which is also metabolized by CYP2E1, is also often found in human biomonitoring samples along with the mentioned VOCs. The goal of the present study was to evaluate if chloroform (CHL) can interact with previous VOC and to evaluate those interactions at the urinary biomarker excretion level for corresponding metabolites, namely o-cresol, mandelic acid and m-methylhippuric acid for TOL, EBZ and XYL respectively. To obtain human data, five male volunteers were exposed by inhalation to different VOC combinations (single and binary or quaternary mixtures) where concentration of each chemical was equal to 1/4 or 1/8 of the threshold limit value (TLV) for 6h. Exhaled air blood and urine samples were collected. These data were then compared with existing physiologically based pharmacokinetic (PBPK) model predictions for adjustment for urinary excretion. Some differences were observed between single and mixed exposures but they may be mainly related to volunteer replacements throughout experiments. Vmax values for EBZ and CHL were optimized to better fit blood data. Except for EBZ model, all urinary excretion parameters were taken from the literature. Models adapted in the present study adequately simulated experimental data.

Une approche synthétique a été développée pour préparer les phtalocyanines dimériques de fer azote ponté substituées par les substituants alkylesulfoniles attracteurs d’électrons. Six nouvelles phtalocyanines avec des petits substituants (méthylesulfonile, éthylesulfonile et hexylesulfonile) et des gros substituants (t-butylesulfonile, adamantylesulfonile et cyclohexylesulfonile) ont été préparées et caractérisées par ionisation électrospray (ESI-MS), UV-vis, FT-IR et RPE. Deux complexes (avec substituants hexylesulfoniles et t-butylesulfoniles) ont été caractérisés par spectroscopie Mössbauer, spectroscopie photoélectronique de rayons X (XPS) et par spectroscopie d’absorption des rayons X (XANES, EXAFS, spectroscopie d’émission Kβ haute résolution). Il a été montré que l’état électronique de fer de ces complexes dépend de la taille de substituants. Les phtalocyanines de fer à l’azote ponté avec les gros substituants (t-butylesulfonile, adamantylesulfonile et cyclohexylesulfonile) sont cationiques (PcFeIVNFeIVPc)+N3-, tandis que les complexes avec les substituants plus gros (t-butylesulfonyles, adamantylesulfonyles et cyclohexylesulfonyles) sont non-chargés, formellement PcFeIIINFeIVPc. Les propriétés catalytiques des six complexes ont été étudiées en utilisant du butyle hydroperoxyde comme oxydant en oxydation de toluène, de p-xylène et des alcools. Ce travail montre l’efficacité des phtalocyanines dimériques de fer azote ponté substituées par les groupements alkylesulfoniles attracteurs d’électrons comme catalyseurs pour oxydation dans les conditions favorables pour les applications industrielles propres / The synthetic approach was developed for the preparation of N-bridged diiron phthalocyanines substituted by different electron-withdrawing alkylsulfonyl substituents. Six novel phthalocyanines bearing small (methylsulfonyl, ethylsulfonyl and hexylsulfonyl) and bulky (t-butylsulfonyl, adamantylsulfonyl and cyclohexylsulfonyl) substituents have been prepared and characterized by electrospray ionization mass spectrometry (ESI-MS), UV-Vis, FT-IR and EPR. Two complexes (with hexylsulfonyl and t-butylsulfonyl substituents) were characterized in addition by Mössbauer techniques, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Fe K-edge X-ray absorption spectroscopy (XANES, EXAFS, high resolution Kβ emission spectroscopy). It has been evidenced that the electronic state of iron in these complexes depends on the size of the substituents. While N-bridged diiron phthalocyanines having methylsulfonyl, ethylsulfonyl and hexylsulfonyl substituents are cationic (PcFeIVNFeIVPc)+N3- complexes, N-bridged diiron phthalocyanines with bulkier t-butylsulfonyl, adamantylsulfonyl and cyclohexylsulfonyl substituents are formally neutral PcFeIIINFeIVPc species. The catalytic properties of six N-bridged diiron phthalocyanines have been studied, using tert-butyl hydroperoxide (tBuOOH) as the oxidant in the oxidation of toluene, p-xylene as well as in the oxidation of various alcohols. This thesis demonstrates the efficiency of N-bridged diiron phthalocyanines substituted by electron-withdrawing alkylsulfonyl groups as oxidation catalysts, in conditions required by environmental and industrial preoccupations

Ce travail s'inscrit dans le cadre de la protection de l'environnement et s'intéresse spécifiquement à la dépollution d'effluents aqueux en vue de piéger d'une part les anions nitrate et/ou phosphate, responsables du phénomène d'eutrophisation, mais également le toluène, hydrocarbure couramment rencontré dans les effluents aqueux urbains et industriels ou les eaux naturelles. Le piégeage de ces polluants a été effectué sur des matériaux zéolithiques. Une grande partie des expérimentations utilise un matériau potentiellement efficace pour le piégeage des trois polluants cités plus haut, à savoir la SMZ ("Surfactant-Modified Zeolite"), classiquement préparée à partir d'une zéolithe naturelle, la clinoptilolite, et d'un tensioactif, le bromure d'hexadecyltriméthylammonium (HDTMA+). En piégeage d'ions nitrate, d'autres SMZ, réalisées à partir de zéolithes synthétiques (LTA, FAU) et diverses espèces organiques tensioactives ou non se montrent moins performantes que la SMZ classique, à l'exception d'un nouveau matériau préparé à partir de nanofeuillets de zéolithe MFI et modifié avec l'ion HDTMA+ (SMZN). Pour le piégeage des ions phosphate, les performances de la SMZ classique ont été comparées à celles de plusieurs zéolithes calciques. Enfin, le piégeage de toluène a été expérimenté sur quatre matériaux, la SMZ classique, un charbon actif et deux zéolithes hydrophobes, la silicalite-1 et la zéolithe bêta. Les expérimentations de piégeage ont été réalisées en système fermé ou en système ouvert. L'influence de la concentration initiale en polluants, du rapport liquide/solide, du débit de filtration, de la présence de compétiteurs et du temps de contact a été examinée. / This work concerns the environmental protection, specifically the treatment of aqueous effluents. Effluents containing nitrate and/or phosphate anions, responsible for the eutrophication phenomenon, and also toluene, which is commonly found in urban and industrial flows and natural waters, were specifically studied. The removal of these pollutants was performed on zeolitic materials. A large part of the experiments use a material potentially efficient to remove the three pollutants mentioned above, namely the SMZ ("Surfactant-Modified Zeolite"), conventionally prepared from a natural zeolite, clinoptilolite, and a surfactant, hexadecyltrimethylammonium bromide (HDTMA+). For nitrate removal, other SMZ, prepared from synthetic zeolites (LTA, FAU) and various organic species (surfactant or not) were less efficient than conventional SMZ except a new material prepared from zeolite MFI nanosheets and modified with HDTMA+ ion. The efficiency of the conventional SMZ for the phosphate ions uptake was compared with those of several calcic zeolites. Finally, removal of toluene was performed on four materials, conventional SMZ, an activated carbon and two hydrophobic zeolites, namely silicalite-1 and beta zeolite. Uptake experiments were conducted in batch-wise and fixed-bed column systems, the second representing a more realistic simulation of dynamic field condition The influence of the initial pollutant concentration, the liquid/solid ratio, the filtration rate, the presence of competitive species and the contact time was examined.

L’obtention de nanoparticules d’or nécessite le contrôle de nombreux paramètres et la compréhension du mode d’interaction entre l’or et le support. Pour cela, le choix du support est très important. Le premier volet de la thèse concerne la préparation contrôlée des catalyseurs à base d’or supporté sur les oxydes mésoporeux réductibles TiO₂, CeO₂ et Fe₂O₃ synthétisés via deux stratégies Soft et hard template en utilisant respectivement comme agents structurants le tribloc copolymère (Pluronic 123) et la silice mésoporeuse SBA-15. Les différentes techniques de caractérisation mettent bien en évidence que le taux de dépôt de l’or dépend de la concentration initiale de HAuCl₄, de la méthode de préparation (DPU, DP NaOH), de la teneur en or visée et de la nature du support ; Ces résultats sont à relier à la spéciation des espèces or en solution en fonction du pH final de la solution. Les taux de dépôt de l’or sont plus importants sur CeO₂ et ceci quelle que soit la teneur en or visée dans ce travail. Une dispersion très élevée est obtenue (la taille moyenne des particules d’or est de 2nm) sur les catalyseurs à 1% et 2%Au/CeO₂ préparés par la méthode DPU et calcinés à 400°C. Le deuxième volet de cette étude concerne l’oxydation en phase gaz d’une molécule organique modèle le toluène et l’oxydation en phase liquide d’une molécule organique modèle le phénol par des réactions de type Fenton et photo Fenton. Dans l’oxydation du toluène en phase gazeuse, les catalyseurs à base d’or supportés sur oxydes mésoporeux sont totalement sélectifs en CO₂ et H₂O. Les performances catalytiques dépendent des conditions de synthèse des catalyseurs et de la nature de l’oxyde utilisé ; le catalyseur 1%Au/CeO₂ est très actif et très stable au cours de quatre cycles successifs et au cours du temps. L’oxydation en phase liquide d’une molécule organique modèle le phénol par des réactions de type Fenton et photo Fenton a été effectuée sur les catalyseurs FeSBA-15 synthétisés via différentes stratégies : introduction du fer par voie postsynthétique et par voie hydrothermale en milieu faiblement et fortement acide respectivement à pH=6 et pH=3. Les performances catalytiques dépendent du rapport Si/Fe et de la taille des particules des espèces de fer, la taille des particules étant directement liée à la stratégie de synthèse des catalyseurs. Le catalyseur FeSBA-15(Si/Fe=60) synthétisé à pH=6 est un candidat potentiel dans la dégradation de polluants organiques par procédé Fenton et photo-Fenton en milieu neutre. / Well dispersed gold nanoparticles are the key to obtain an active gold catalyst. Obtaining gold nanoparticles requires control of many parameters and understanding of the interaction mode between gold and the support. For this reason the choice of the support is very important. The first part of this thesis concerns the controlled preparation of gold catalysts supported on reducible mesoporous oxides TiO₂, CeO₂ and Fe₂O₃ synthesized via two strategies Soft and Hard template using respectively. triblock copolymer (Pluronic 123) and mesoporous silica SBA-15 as template. This study clearly shows that the gold loading depends on the initial concentration of HAuCl₄, the method of preparation (DPU DP NaOH), theoretical gold content and the nature of the support. These results are to relate to the gold speciation which is a function of pH of the solution. The gold loading is higher on CeO₂ than on TiO₂ and Fe₂O₃ whatever the theoretical gold content. Very high gold dispersion is obtained (the gold particle size is 2 nm) on 1wt% and 2wt% Au/CeO₂ prepared by DPU and calcined at 400°C. The second part of this study concerns the toluene oxidation in the gas phase on Au/mesoporous oxide catalysts and the Fenton and photo-Fenton degradation of phenolic aqueous solutions by H₂O₂ on FeSBA-15 catalysts prepared following different synthesis routes, direct synthesis by adjusting pH at 3 and 6 and with post synthesis procedure. In the toluene oxidation in the gas phase Au/mesoporous oxide catalysts are totally selective for CO₂ and H₂O. The catalytic performances depend on the synthesis conditions of catalysts and the support; the 1wt% Au/CeO₂ catalyst is very active and exhibits a long-term stability. In the Fenton and photo-Fenton degradation of phenolic aqueous solutions the catalytic performances depend on the Si/Fe ratio and the particle size of the iron species, the particle size being directly related to the synthesis strategy of the catalysts. The catalyst FeSBA-15 (Si/Fe = 60) synthesized at pH = 6 is a potential candidate in the degradation of organic pollutants by Fenton and photo-Fenton process in neutral medium. / م لخصمسقني لمعلا يف هذه ةحورطألا ىلإ نيئزج:OiT 2ب وا سطة OeC 2و , Fe2O ي خ تص الاول ال ق سم ب تح ض يرمح فزات من ال ذهبن وع من م يزوب ري ة ب مواد مدعم 3ان واع مخ ت لف ال تح ض ير. ت شخ يص ف ي ال م س ت عم لة ال ت ق ن يات مخ ت لفت ب ين ال مح ضرة ل مح فزات انال دعم ط ب ي عة ك ذا و ال مح فز ت ح ض ير وطري قة HAuCl ت ر سب معدل ي ت ع لق ل ذه با ت رك يز ع لى 4ي ع ضو جزيء و سطغازي enèuloT أك سدة ف ي ال مواد هذه ب تط ب يق ي ت ع لق ال ثان ي ال ق سم ف يال مح فز ت ح ض ير Ò طرق ك ذا و ل ت فاعل هذا ع لى ال مؤث رة ل عوامل ب درا سة ق م نا سال فا ال مذك ورة ل لمح فزات ال ف عال ية ع لان واع مخ ت لف ب وا سطة FeSBA- ي ع ضو جزيء lonehP ت فاعل ب وا سطة notneF سائ ل و سط ف ي وعمن 51 ن مح فزات ع لىوHp ال و سط Si/Fe قلعتي ةبسنب FeSBA- ريضحتلا.ادأء 1515FeSBA-15, Fenton, Phenol, Toluène, TiO و 2 CeO2, Fe2O3, SBA- ال ك لمات ال م ف تاح ية ׃م يزوب وري ة ,

Les émissions de composés organiques volatiles (COV) dans l'atmosphère sont réglementées à caus de leur impact sur la santé. L'oxydation catalytique est une des techniques prometteuses pour limiter ces émissions. L'objectif de ce travail était de mettre au point des catalyseurs actifs, sélectifs en dioxyde de carbone et stables pour la destruction de COV. Afin de trouver une alternative à l'utilisation de catalyseurs à base de métaux nobles, ce travail de recherche a été orienté sur la synthèse de matériaux à base d'oxydes de métaux de transition. Les différents oxydes mixtes ont été caractérisés par différentes techniques physico-chimiques dont la Diffraction des Rayons X (DRX), les Analyses Thermiques (ATD/ATG), la Réduction en Température Programmée (H₂-RTP), la Microscopie Électronique à Transmission (MET), la Spectrométrie de Photoélectrons induits par rayons X (SPX),... Dans un premier temps, une étude sur la préparation d'oxydes mixtes issus de précurseurs de type hydrotalcite a été menée, concernant le remplacement du cation bivalent. Cette étude a montré que l'oxyde mixte contenant du cobalt et de l'aluminium présentait une activité catalytique intéressante pour l'oxydation du toluène ainsi que du monoxyde de carbone. Afin d'améliorer cet oxyde mixte, une étude sur l'influence des méthodes non conventionnelles de préparations du précurseur hydrotalcite a été effectuée. Les micro-ondes ainsi que les ultrasons ont été utilisés lors de cette synthèse et les différents oxydes mixtes ont été testés dans les réactions du toluène et du CO. Lors de cette application, un effet bénéfique de l'utilisation des micro-ondes lors de la synthèse a été observé. Dans un troisième temps, une étude de l'incorporation de cérium dans la structure hydrotalcite a été menée. Un oxyde mixte du type CoAlCe a montré une activité catalytique intéressante pour l'oxydation totale du toluène. De plus, une relation entre la réductabilité et l'activité catalytique a pu être mise en évidence. Une comparaison entre les meilleurs catalyseurs de cette étude et des catalyseurs à base de métaux nobles commerciaux a été abordée. L'étude cinétique de l'oxydation totale du toluène a montré, que dans le cas des oxydes mixtes CoAlCe et CoAl, un mécanisme du type Mars Van Krevelen décrirait le mieux la réaction. Enfin, les quatre meilleurs oxydes mixtes ont été testés dans la réaction d'oxydation du toluène en présence de monoxyde de carbone. Un effet bénéfique de celui-ci sur la réactivité vis-à-vis du toluène a été observé. / Catalytic oxidation is one of the promising technologies to reduce VOC emissions. The objective of this work was to develop active, selective and stable catalyst for the destruction of VOC. In order to find an alternative to the use of noble metals based catalysts, this research has been focused on the synthesis of materials based on transition metal oxides. The various mixed oxides were characterized by different physico-chemical techniques including XRD, Thermal Analysis, H2-TPR, TEM, XPS...Initially, a study on the preparation of mixed oxides derived from hydrotalcite-like precursors was conducted. Thus, it was shown that the mixed oxide containing cobalt and aluminum exhibited interesting for catalytic activity for the toluene aznd carbon monoxide total oxidation. To improve this mixed oxide, a study of the influence of non-conventional methods for the preparation of the precursor was performed. The microwave and ultrasound have been used in these syntheses. The various mixed oxides thus prepared were tested in the oxidation reactions of CO and toluene. In this application, a beneficial effectvof the use of microwaves in the synthesis was observed. Thirdly, a study of the incorporation of cerium in the hydrotalcite structure was conducted. Mixed oxides of CoAlCe show interest for the total oxidation of toluene catalytic activity. Moreover, a relationship between the reductibility and the catalytic activity has been demonstrated. A comparison of the best catalysts of this study and catalysts of noble metals business was discussed. The kinetic study of the complete oxidation of toluene showed that in the case of mixed oxides CoAlCe and CoAl, a mechanism of March Van Krevelen type described the reaction.

L’objectif de cette étude était d’améliorer les performances de séparation OSN de membranes commerciales en vue d’applications en métathèse dans laquelle des catalyseurs hautement dilués sont utilisés. Dans ce travail, des membranes polymères commerciales ont d'abord été étudiée pour caractériser leurs performances dans des milieux organiques en utilisant des mélanges binaires très dilués solute-solvant. Sur la base d'une revue de la littérature, il a été montré que la membrane PERVAP4060, dont le PDMS est la couche active dense était un candidat prometteur pour la nanofiltration milieu organique (OSN). En tant que membrane poreuse, les supports commerciaux AMS et PAN ont également été pris en compte. Dans cette étude, nous avons considéré la modification sur la surface pour conserver les propriétés de matrice polymère. Les multicouches de plasma Ar/O2 et/ou de polyélectrolytes ont été utilisées pour la préparation de membranes prototypes. Les membranes non modifiées et modifiées ont été testées dans des conditions OSN en utilisant des mélanges d'alimentation biniares. Plusieurs solutés très dilués, le ligand organophosphoré R-BINAP, un catalyseur de transfert de phase (ToABR) et des alcanes linéaires ont été étudiés. Le R-BINAP et le ToABR ont tous deux été utilisés dans la plage de 0,0001 à 0,5% en masse et la plupart des expériences ont été réalisées ensuite avec des concentrations de 0,05% en masse de soluté dans le toluène. Il a été montré que le PDMS était capable de retenir 80% de R-BINAP et environ 93% de ToABr dans du toluène. Après modification par les dépôt LBL, le taux de rejet est amélioré avec les membranes modifiées PERVAP4060, conduisant à une rétention de 88% du R-BINAP avec un dépôt de 10 bicouches de polyélectrolytes PAH / PSS en surface, ce taux de rejet pouvant atteindre 95% lorsque le nombre de bicouches est de 20. Le taux de rejet de ToABr augmente à 97%. Les performances de la membrane ont été étudiées sous différentes pressions comprises entre 1 et 40 bars; le haut rejet, encore observé dans ces conditions OSN, plaide résolument en faveur d'un mécanisme de transfert de type solution-diffusion à travers le PDMS. On a également étudié le traitement des mélanges ternaires mimant le mélange catalyseur / solutés / solvant, correspondant à l'hydroformylation ; aucun signe de couplage n’a été détectée et le taux rejet du soluté de masse molaire la plus forte est resté inchangé. D'autre part, l'amélioration du taux de rejet a également observée à partir des membranes poreuses après modification. Le taux de rétention du C44 dans l'AMS a été atteint 75% après modification par 10 bicouches de PDDA / PSS, alors qu’il n'était que de 25% avant modification. Dans le PAN modifié, le taux de rejet des solutés obtenus est dans la plage de 37 à 50%, alors qu’il n'était que de 3 à 7% en masse avant modification. L'inconvénient de la membrane poreuse est toutefois la forte diminution du flux après le dépôt des couches multiples. / The objective of this study was to improve the OSN separation performance of commercial membranes for metathesis applications in which highly diluted catalysts are used. In this work, commercial polymeric membranes were first studied to characterize their performance in organic media using very dilute solute-solvent binary mixtures. Based on a literature review, it was shown that the PERVAP4060 membrane, of which PDMS is the dense active layer, was a promising candidate for organic solvent nanofiltration (OSN). As a porous membrane, the AMS and PAN commercial supports have also been taken into account. In this study, we considered the modification on the surface to improve the separation properties of polymeric OSN membranes. Ar/O2 plasma and/or polyelectrolytes multilayers were used for the preparation of new prototype membranes. Unmodified and modified membranes were tested under OSN conditions using binary feed mixtures. Several highly dilute solutes, organophosphorus ligand R-BINAP, phase transfer catalyst ToABR, and linear alkanes have been studied. Both R-BINAP and ToABR were used in the range of 0.0001 to 0.5% by weight, and most experiments were subsequently performed with 0.05% solute concentrations in toluene. It has been shown that PDMS can retain 80% R-BINAP and about 93% ToABr in toluene. After modification by the LBL deposition, the rejection is improved with the modified PERVAP4060 membranes, leading to an 88% rejection of R-BINAP with a deposit of 10 PAH / PSS polyelectrolyte bilayers at the surface and this rejection being able to reach 95% when the number of bilayers is 20. ToABr rejection increases to 97% with the ten bilayered membranes. The performance of the membrane was studied under different pressures of between 1 and 40 bar; the high rejection, still observed in these OSN conditions, strongly supports a solution-diffusion transfer mechanism through the PDMS. The treatment of ternary mixtures mimicking the catalyst/solute/ solvent mixture corresponding to the hydroformylation has also been studied; no evidence of coupling was detected, and the highest retention remained unchanged. On the other hand, the improvement of the rejection also observed from the porous membranes after modification. The rejection of C44 in the AMS was reached 75% after modification by tention10 bilayers of PDDA / PSS, whereas it was only 25% before modification. In the modified PAN, the rejection of the solutes obtained is in the range of 37 to 50%, whereas it was only 3 to 7% by weight before modification. The disadvantage of the porous membrane, however, is the sharp decrease in flux after the deposition of the multiple layers.

Ce travail montre la mise en œuvre d'une technique originale pour le chauffage rapide et bien contrôlé de catalyseurs sous forme de films minces déposés sur un structurant métallique. L'utilisation d'un système à induction électromagnétique adapté à un réacteur catalytique de type annulaire nous a permis d'étudier un certain nombre de matériaux catalytiques, déposés sur acier inoxydable, dans une perspective d'oxydation totale en CO2 et H2O de composés organiques volatiles (COV) présents dans l'air. La combustion de l'isopropanol et du toluène par l'oxygène de l'air a été étudiée en utilisant différents catalyseurs déposés sous forme de films minces: 1%Pt/Al2O3, 0,3%Pt/SnO2, 1%Pt/SnO2 et 1%Pt/YSZ. Les solides ont été préparés par imprégnation des oxydes correspondants par H2PtCl6 puis ont été déposés sur le support d'acier inoxydable par électrophorèse. Les principaux paramètres relatifs au mode de chauffage ont été étudiés de même que l'influence sur la conversion des COV de différents facteurs tels que la quantité de catalyseur, le pourcentage de platine ou la nature du support oxyde employé. Les informations fournies par ce système innovant ont également été comparées pour validation à celles obtenues à l'aide d'un système classique (microréacteur en quartz à lit traversé chauffé de manière conventionnelle) pour une réaction de référence qui est l'oxydation de CO en CO2. Le système décrit dans cette étude présente d'une part un intérêt pratique pour le traitement rapide de contaminations accidentelles de l'air ambiant, mais est aussi un très bon moyen d'obtenir des paramètres cinétiques fiables dans le domaine des catalyseurs en films minces utilisés dans de nombreux réacteurs structurés

L’objectif de cette thèse était de développer un capteur spectrophotométrique pour quantifier le benzène, le toluène et les xylènes (BTX) en temps réel aux valeurs limites d’exposition professionnelles, c’est-à-dire 20 ppmv pour le toluène, 50 ppmv pour les xylènes et 1 ppmv pour le benzène. L’étude a été menée avec plusieurs couches sensibles, un matériau silicique massif synthétisé par le procédé sol-gel ou des films minces (moins de 5 µm) déposés sur quartz par trempage-retrait dans une suspension de nanoparticules de silice mésoporeuse ou de précurseurs permettant d’obtenir des films fins continus de silice mésoporeuse. Nous avons pu démontrer l’efficacité de la détection des BTX en temps réel. L’utilisation des films mésoporeux a permis d’atteindre une répétabilité correcte du capteur (écart type <10%). Néanmoins, ni ces films de silice, ni leur fonctionnalisation par des groupements méthyle n’ont permis de résoudre le problème posé par l’humidité. Seule l'utilisation d'un sécheur que nous avons implémenté dans le dispositif de mesure a permis la détection du toluène en présence d'humidité ambiante. Dans cette configuration, les interférences de 40 ppmv de butanone, acétone et éthanol ont également été éliminées. Finalement la conception d’une cellule multiplaques a permis d’atteindre les limites de détection de 1 ppmv à 267 nm pour le toluène, 1 ppmv à 274 nm pour le p-xylène et 5 ppmv à 252 nm pour le benzène. Enfin, cette limite de détection peut être abaissée à 1 ppmv à 190 nm pour le benzène / The objective of this thesis was to develop a spectrophotometric sensor to quantify benzene, toluene and xylenes (BTX) in real time at the level of the occupational exposure limit values, ie 20 ppmv for toluene, 50 Ppmv for xylenes and 1 ppmv for benzene. The study was carried out with several sensitive layers, a solid silicic material synthesized by the sol-gel process or thin films (less than 5 μm) deposited on quartz by dip-coating a suspension of nanoparticles or a precursor solution leading to mesoporous silica thin films. We were able to demonstrate the effectiveness of BTX detection in real time. The use of continuous mesoporous films has enabled a correct repeatability of the sensor (standard deviation <10%). Nevertheless, neither these silica films nor their functionalization by methyl groups have solved the problem posed by moisture. Only the use of a dryer that we implemented in the measuring device allowed the detection of toluene in the presence of ambient humidity. In this configuration, interference of 40 ppmv of butanone, acetone and ethanol was also eliminated. Finally, the design of a multi-plate cell allowed to reach detection limits of 1 ppmv at 267 nm for toluene, 1 ppmv at 274 nm for p-xylene and 5 ppmv at 252 nm for benzene. Finally, this limit of detection can be lowered to 1 ppmv at 190 nm for benzene

The integration of organic solvent nanofiltration in processes of fine chemistry involving homogeneous metal catalysts has a great potentiel because this eco-friendly process, efficient at molecular scale, does not desactivate the catalyst contrary to conventionnal distillation. The aim of this study is to integrate organic solvent nanofiltration in the process of 10-undecenitrile hydroformylation in toluene. A one-step nanofiltration does not permit to fulfill the goals of the separation, which are to extract the product and to recycle the catalytic system (Rh, biphephos). Simulations of membrane cascades based on experimental data of flux and retention according to the concentration (acquired in the first part of the thesis) highlighted that a four stages cascades with recycling is realistic and competitive for an industrial plant. / L'intégration de la nanofiltration organique dans les procédés de chimie fine impliquant des catalyseurs organométalliques solubles a un fort potentiel car ce procédé éco-efficace de séparation à l'échelle moléculaire ne désactive pas les catalyseurs contrairement à la distillation classiquement utilisée. L'objectif de cette thèse est d'intégrer la nanofiltration organique dans le procédé d'hydroformylation du 10-undecenitrile dans le toluène. Un procédé en une étape de nanofiltration ne permet pas de remplir les objectifs de séparation qui sont l'extraction du produit et le recyclage du système catalytique (Rh, biphephos). Des simulations de cascades de membranes basées sur les données expérimentales de flux et de rétentions variables en fonction de la concentration, acquises en première partie de thèse, ont permis d'identifier un design de cascade à 4 étages avec recyclages réaliste et compétitif pour une conception industrielle.