Partage atmosphère/eau d’hydrocarbures halogénés Sabine Sarraute, Vladimir Mayer et Margarida Costa Gomes LTSP, UMR6003
OBJECTIFS Partage de polluants organiques entre les différents compartiments (aquatique et atmosphérique) Approche moléculaire (polluants « modèles ») Solubilité dans l’eau (+ thermodynamique: KH, Kaw, Kow)
SOMMAIRE Définitions Technique expérimentale Résultats Conclusions/Perspectives
Définitions Coefficient de partage air/eau Rapport de concentrations
Définitions Coefficient de partage air/eau A dilution infinie, on a: Mw, rw, R et T connus KH à déterminer
Définitions Constante de Henry
Définitions Constante de Henry Pour les composés organiques dans l’eau (xs est faible) Phase vapeur est considérée comme idéale Dissolution de l’eau dans la phase organique est négligeable
Technique expérimentale Méthode statique avec contact direct entre le soluté et le solvant (« shake-flask ») Méthode à écoulement (choisie au laboratoire) Système test octane
Validation de notre méthode expérimentale littérature ce travail précision: ± 5% incertitude: ± 10% Test avec de l’octane
Technique expérimentale: Mesure de solubilité
Technique expérimentale: Mesure de solubilité Conditionnement de SC: eau 10 mL faible débit
Technique expérimentale: Mesure de solubilité Conditionnement de SC: eau 10 mL faible débit Saturation: débit constant polluant retenu dans EC pesée de WE
Technique expérimentale: Mesure de solubilité Conditionnement de SC: eau 10 mL faible débit Saturation: débit constant polluant retenu dans EC pesée de WE Elution: EC en « back flush » 10 mL de méthanol ME analysé par CG
Résultats: Systèmes étudiés Hydrocarbures aliphatiques1 (octane, 2,2- dimethylhexane et 2,5-dimethylhexane) Hydrocarbures cycliques2 (cyclooctane, ethylcyclohexane, cis et trans-1,2- dimethylcyclohexane) Hydrocarbures insaturés2 (cyclooctène) 1Sarraute S., Delepine H., Costa Gomes M., Majer V., Chemosphere, 2004, 57, 1543-1551. 2Dohanyosova P, Sarraute S., Dohnal V., Majer V., Costa Gomes M., Ind. Eng. Chem. Res., 2004, 43, 2805-2815.
Résultats: Systèmes étudiés Hydrocarbures halogénés: Chaînes aliphatiques monosubstituées1 (chlorooctane, bromooctane) Chaînes aliphatiques disubstituées3 (1,8-dichlorocyclohexane et 1,8-dibromocyclohexane) Cycliques monosubstituées4 (chlorocyclohexane et bromocyclohexane) 1Sarraute S., Delepine H., Costa Gomes M., Majer V., Chemosphere, 2004, 57, 1543-1551. 3Sarraute S., Mokbel I., Costa Gomes M., Majer V., Delepine H., Jose J., Chemosphere, 2006, 64, 1829-1836. 4Sarraute S., Mokbel I., Costa Gomes M., Majer V., Jose J., Atmos. Environ. (en préparation).
Résultats: Effet de l’halogène octane chlorooctane bromooctane Présence de l’halogène augmente la solubilité Importance de la nature de l’halogène
Résultats: Effet de l’halogène octane chlorooctane bromooctane Nature de l’halogène moins visible
Résultats: Deux substitutions octane 1,8-dichlorooctane 1,8-dibromooctane 2eme Halogène:encore augmentation de la solubilité Différence entre Cl et Br
Résultats: Deux substitutions octane chlorooctane bromooctane 1,8-dichlorooctane 1,8-dibromooctane Effet du 2eme Cl plus prononcé Effet du 2eme Br: comportement différent en fonction de T
Résultats: Deux substitutions octane 1,8-dichlorooctane 1,8-dibromooctane Nature de l’halogène moins visible Effet plus « logique »
Résultats: effet de l’halogène dans un cycle cyclohexane chlorocyclohexane bromocyclohexane Présence de Br: diminution de la solubilité Présence de Cl: augmentation de la solubilité
Résultats: effet de l’halogène dans un cycle cyclohexane chlorocyclohexane bromocyclohexane Comportement plus « logique » de KH
CONCLUSIONS Détermination de KH, Kaw pour de nombreux composés organiques Modélisation de xsol pour certaines familles (théoriques ou empiriques) KH reproduit mieux les effets moléculaires Nécessité de plus de données, de KH, pour modèles semi-empiriques
PERSPECTIVES Solubilité de substances organiques présentant d’autres groupements fonctionnels (OH, COOH, ester…) Solubilité de « nouveaux » polluants : liquides ioniques, phases fluorées, …