Doctorat Chimie Analytique (H/F)

Sujet de thèse :
Formation d’espèces radicalaires dans les procédés de traitement de l’eau

Les traitements oxydants sont couramment utilisés dans le traitement de l'eau, soit pour la désinfection, soit pour la dégradation de micropolluants. Cependant, les oxydants sont principalement consommés par les matières organiques présentes dans l'eau et entraînent la formation involontaire de sous-produits de désinfection (SPD) qui présentent des risques pour la santé et l’environnement. Les matières organiques dissoutes sont omniprésentes dans les ressources en eau ; cette matrice complexe est composée de macromolécules naturelles et anthropiques complexes. D'après les études sur les sols, il est bien connu que les espèces radicalaires stables sont omniprésentes dans les extraits solides de matières organiques, alors que ces espèces sont mal décrites dans les matrices aqueuses. Le projet vise à caractériser les espèces radicalaires provenant de sources de carbone organique aquatique, en déterminant les conditions de leur formation ainsi que leur structure et leur stabilité. La transformation ou la formation d'espèces alternatives au cours des procédés de traitement de l'eau seront étudiées en faisant varier différents paramètres, tels que le type d'oxydant et le dosage, la quantité d'halogénures, le pH, l'oxygène dissous, afin d'évaluer et de comprendre pleinement la formation des espèces radicalaires.
La formation et la stabilité des espèces radicalaires seront étudiées par spectroscopie de résonance paramagnétique électronique (RPE), une technique de résonance magnétique analogue à la résonance magnétique nucléaire (RMN), mais spécifiquement adaptée à la détection des espèces paramagnétiques (radicaux organiques, métaux de transition…). Les espèces radicalaires transitoires pourront être piégées à l’aide de nitroxydes (technique de spin trapping) ou détectées grâce au mode rapid scan, qui permet l’acquisition de spectres avec une vitesse et une sensibilité nettement supérieure à celles des méthodes de balayage conventionnelles. Le rapid-scan améliore significativement le rapport signal/bruit et offre une meilleure résolution temporelle, indispensable pour l’étude d’espèces radicalaires transitoires ou des processus réactionnels rapides. Des techniques avancées, telles que la RPE impulsionnelle, pourront également être mises en œuvre sur la plateforme Infranalytics (FR-2054-CNRS). Réalisée dans un premier temps sur des extraits bien caractérisés de matière organique naturelle (IHSS), l'étude sera ensuite menée sur des ressources en eau réelles.

Contexte :
Ce projet de thèse sera réalisé au sein du laboratoire LASIRE (UMR CNRS 8516 - lasir.cnrs.fr) dans les équipes Physico-Chimie de l'Environnement (PCE) et Propriétés Magnéto Structurales des Matériaux (PMSM) sur les appareils du pôle Magnétisme et Résonance Magnétique Electronique de l'Institut Chevreul (chevreul.univ-lille.fr) et Infranalytics (https://infranalytics.fr/)