Arezou Fazli

Synthèse de nanoparticules de magnétite dopées et de leurs nanocomposites : application dans les processus d'oxydation avancée pour l'élimination de polluants persistants et de micro-organismes: Au cours de cette thèse, des photocatalyseurs magnétiques recyclables avec des performances efficaces sous irradiation ultraviolette (UVA) et visible ont été synthétisés et leurs performances en combinaison avec des méthodes d'oxydation avancée pour la dégradation de divers polluants de l'eau ont été évaluées. À cet égard, des nanoparticules de magnétite dotées de propriétés magnétiques et optiques efficaces ont été sélectionnées comme semi-conducteur principal et leur activité photocatalytique a été augmentée en dopant différents éléments dans la structure ou en préparant des composites avec un autre semi-conducteur. Pour cela, Fe3O4, Fe2.7Co0.3O4, Fe2.7Zn0.3O4, Fe2.5Co0.3Zn0.2O4, Fe3O4/CuCr-LDH et Fe2.5Co0.3Zn0.2O4/CuCr-LDH ont été synthétisés en utilisant la méthode de co-précipitation. La détection de phase, la morphologie, les propriétés optiques et magnétiques des photocatalyseurs synthétisés ont été étudiées à l'aide de diverses méthodes d'analyse telles que FT-IR, XRD, XPS, SEM, TEM, EDX, dot-mapping, BET, DRS et VSM. Ainsi, la morphologie cubique de Fe3O4, Fe2.7Co0.3O4, Fe2.7Zn0.3O4 et Fe2.5Co0.3Zn0.2O4, ainsi que la présence de CuCr-LDH ont été confirmées par XRD, SEM et analyse TEM, respectivement.Dans la première partie de cette thèse, les performances des nanomatériaux Fe3O4, Fe2.7Co0.3O4 et Fe2.7Zn0.3O4, Fe2.5Co0.3Zn0.2O4 dans l'activation du peroxyde d'hydrogène (H2O2) et du persulfate pour la dégradation du sulfalène sous UVA ont été évaluées. Selon les résultats, le dopage du cobalt et du zinc dans la structure de la magnétite a augmenté l'efficacité photocatalytique de la magnétite pour la dégradation du sulfalène. De plus, en comparaison avec des procédés simples, l'intégration de magnétite dopée avec du persulfate a montré un effet synergique sur la dégradation du sulfalène sous irradiation UVA, efficacité attribuée à la production de radicaux sulfate et de radicaux hydroxyle. L'étude de l'effet des paramètres physico-chimiques affectant le processus de dégradation a montré qu'en présence de photocatalyseur, de persulfate et de polluants avec des concentrations de 1 g L-1, 4 mM et 25 µM،, respectivement, 83 % des molécules de sulfalène étaient dégradées. Aussi, quelques tests complémentaires ont renforcé l'efficacité de ce procédé pour la dégradation du sulfalène dans les eaux usées réelles (environ 67 % en 120 minutes) avec une minéralisation de 85 % en 15 heures, dans des conditions optimales. De plus, selon l'analyse XPS des photocatalyseurs utilisés dans le procédé, l'activité photocatalytique des nanomatériaux s'est maintenue après 5 cycles consécutifs du processus de dégradation. La prochaine étape de la thèse est l'utilisation du composite Fe3O4/CuCr-HDL dans l'activation du peroxymonosulfate afin de dégrader le phtalate de diéthyle en tant que contaminant persistant. En comparaison avec Fe3O4 et CuCr-HDL, leur composite a montré des performances photocatalytiques supérieures. Selon les résultats obtenus à partir des analyses XPS et DRS, la principale raison a été attribuée à la formation d'une hétérostructure de type S dans laquelle les électrons et les trous photogénérés au cours du processus photocatalytique ont été efficacement séparés et leur taux de recombinaison a été réduit. De plus, le chemin de transfert de charge a conduit à l'existence de porteurs de charge avec une capacité redox élevée pour dégrader le phtalate de diéthyle. Ainsi, 70 % du phtalate de diéthyle était dégradé en présence de composite, de persulfate et de lumière visible, alors que cette quantité était plus faible en présence de magnétite et de CuCr-HDL. Le composite synthétisé a pu être récupéré dans l'eau en appliquant un champ magnétique externe, ce qui évite une contamination secondaire. Selon l'analyse ICP-AES, la quantité d'éléments dans l'eau traitée était inférieure à la quantité admise dans l'eau potable. (...)

The proliferation of plastic production has led to a surge in nanoplastic (NPs) pollution, posing significant environmental and health risks. Despite efforts to mitigate plastic waste, NPs persist as a significant challenge due to their small size, high surface‐to‐volume ratio, and complex nature. This review analyzes existing research on advanced oxidation processes, focused exclusively on NPs remediation, including ozonation, electrochemical, photocatalytic, and plasma‐induced processes. Gaps in the development of effective processes and analytical methods for the treatment of such plastic particles with sizes lower than 1 µm are highlighted, and future directions are suggested. This study aims to improve understanding and support sustainable solutions for the remediation of NPs from contaminated water sources, in alingment with the United Nations' Sustainable Development Goal 6.

In response to the limited environmentally relevant biobased nanoplastic models, the formation of poly(lactic acid) nanoplastics with comparable properties to the ones deriving from the environmental ageing of poly(lactic acid) debris, is presented.

The proliferation of plastic production has led to a surge in nanoplastics (NPs) pollution, posing significant environmental and health risks. Despite efforts to mitigate plastic waste, NPs persist as a significant challenge due to their small size, high surface-to-volume ratio, and complex nature. This review explores advanced oxidation processes (AOPs) as promising techniques for NP remediation, including ozonation, electrochemical, photocatalytic, and plasma-induced processes. Existing research is analyzed to investigate the performance of AOPs in NP degradation. Gaps in the development of effective processes and analytical methods are highlighted, and future directions are suggested. This review aims to enhance understanding and promote sustainable solutions for the remediation of NPs from contaminated water resources in alignment with the objectives outlined in the sixth Sustainable Development Goal set by the United Nations.

Due to the well-documented negative environmental impacts of conventional plastics, the use of bioplastics has been increasing. Poly(lactic acid) (PLA) is currently among the most common and industrially available bioplastics. Although PLA is compostable under industrial conditions and generally degrades more quickly than conventional plastics, its breakdown in typical environmental settings remains problematic. PLA’s potential to contribute to plastic pollution through the release of microplastics and nanoplastics makes it crucial to understand how these particles behave, especially in marine environments. However, as for all nanoplastics, identifying, isolating, and quantifying PLA nanoplastics in water presents significant challenges. This study proposes a versatile approach to fabricate PLA nanoplastics through laser ablation in a water environment to mimic realworld samples. Commencing with bulk PLA films, this top-down method yields the formation of nanoplastics with an average diameter of 54.7 ± 26.7 nm. Surface and chemical analyses confirm the presence of carboxylic groups on their surface, potentially resembling the environmental degradation pathway of PLA under exposure to sunlight and humid environments. This indicates that the proposed process results in a PLA nanoplastics system that serves as an invaluable reference model, enabling realistic environmental scenario explorations and simulations for risk assessment evaluations on bio-based nanoplastics.