slide1 l.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Développement d’Ultra-Micro-Electrodes (UME) dédiées à l’Analyse des MicroPolluants Organiques de l’Environnement et à PowerPoint Presentation
Download Presentation
Développement d’Ultra-Micro-Electrodes (UME) dédiées à l’Analyse des MicroPolluants Organiques de l’Environnement et à

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 23

Développement d’Ultra-Micro-Electrodes (UME) dédiées à l’Analyse des MicroPolluants Organiques de l’Environnement et à - PowerPoint PPT Presentation


  • 307 Views
  • Uploaded on

Développement d’Ultra-Micro-Electrodes (UME) dédiées à l’Analyse des MicroPolluants Organiques de l’Environnement et à leurs Résidus. Maxime Pontié *, Professeur des Universités. 1 m m. *maxime.pontie@univ-angers.fr. Fibre de carbone (diamètre = 12 m m). Vue au microscope

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Développement d’Ultra-Micro-Electrodes (UME) dédiées à l’Analyse des MicroPolluants Organiques de l’Environnement et à ' - sandra_john


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

Développement d’Ultra-Micro-Electrodes (UME)

dédiées à l’Analyse des MicroPolluants Organiques de l’Environnement et à leurs Résidus

Maxime Pontié*,

Professeur des Universités

1 mm

*maxime.pontie@univ-angers.fr

Fibre de carbone

(diamètre = 12 mm)

Vue au microscope

électronique à balayage

(SCIAM Angers, 2009)

Septembre 2010

slide2

Les travaux de recherche se déroulent en France à Angers

dans la Région des Pays de la Loire

Angers, Maine-et-Loire

slide3

Exemple de collaboration dans le domaine de l’analyse électrochimique des pesticides employés par l’industrie du Coton

au Burkina Faso

La lutte «chimique» engagée est amplement justifiée, car une perte de près de 15% de production est due dans cette industrie aux différents ravageurs.

Les organophosphorés constituent 95% des insecticides employés :

Méthylparathion, Diméthoate…

slide4

Insecticide très toxique qui possède une durée de demi vie faible (instable)

Le choix de ce métabolite est basé sur le fait qu’il est le principal composé dosé en biochimie dans le sang

Voies de dégradation du méthylparathion en milieu aquatique

(d’après Bourquin et coll. 1979)

slide5

Groupement NITRO :

-NO2

méthyl-parathion

HO

para-nitrophénol

< 0,1 mg/L par pesticide (en Europe)

Pour l’eau de boisson

(eau brute < 2 mg/L)

< 60 mg/L tolérés (EPA, US)

Dans les effluents industriels :

l’industrie des plastiques

< 100 mg/L pour MPT (Brésil)

190 mg/L

Les organophosphorés (OPs) : santé et environnement

Le méthylparathion (MPT) : un Inhibiteur de cholinestérase, très toxique pour l’homme

et son métabolite principal le para-nitrophenol (PNP) : présente des risques de méthémoglobinémie

MPT

PNP

MW 139,11

MW 263,23

Solubilité (à 20°C) : 55 mg/L

11,6 g/L

log Kow ; > 4 1,91

Koc ; 1500 < 200

Demi-vie : 1-60 jours 1-3 ans

slide6

Made in Angers

1 mm

« Homemade » Ultra-Micro-Electrode

Fil de cuivre

Capillaire de verre

8 à 10 cm

Laque d’argent

Colle «Araldite »

5 mm

0,4 mm

Fibre de carbone

12 mm de diamètre

slide7

Fabrication et contrôle

qualité des UME

Test oxydation du Fe(CN)6K3

avant nettoyage

Fabrication UME

Nettoyage électrochimique

au H2SO4/EtOH

Observation microscopique

Rinçage au tampon

Étanchéité ?

présence de puit

Recollage

Test oxydation

du Fe(CN)6K3

après nettoyage

pas de puit

Répétition du

nettoyage électrochimique

État de

la fibre?

trop courte

trop sale

Jeter l’UME

Nettoyage

pas efficace

Efficacité

du nettoyage ?

Rinçage au tampon

Égaliser la longueur

de la fibre à 0,4 cm

Nettoyage

efficace

Test électrochimique

Possibilités de modifier

la surface de la fibre de carbone

Rinçage au tampon

UME prête

à l’emploi

Efficacité

du rinçage ?

trop de bruit

pas de réponse

Jeter l’UME

slide8

Electro-activité des OPs sur microélectrode de carbone

Réduction irréversible du groupe nitro

(detection directe):

-

+

F

F-

NHOH

NO

R-

-

+ H

O

R-

+ 4 e

+ 4 H

2

2

- Du et al., Electrochimica Acta, 2008

Oxydation réversible de l’hydroxylamine

(detection indirecte) :

-

+

F

N

O

R

-

-

+

2

e

+

2

H

F

N

HOH

R

-

-

- Liu, Lin, Electrochem Comm 2005, De Souza Talanta 2006, M. Sbaï et al.,Sensors &Actuators B 2007, Du et al.Electrochem Comm. 2008

- Ferreira et al.,Anal Chim. Acta, 2008,

  • électrolyte : tampon acétate (pH=5,2 ; 0,1M)
  • vitesse de balayage : 100 mV.s-1
  • [MPT] = 40 mg.L-1 (2,6 10-4 mol.L-1)

Détection ampérométrique basée sur

le pic anodique (détection indirecte)

slide9

Techniques électrochimiques impulsionnelles

DI

S. Trévin and F. Bedioui, Biosensors & Bioelectronics, 13 (1998) 227

slide10

1,0

0,8

C

0,6

A

m

I /

D

0,4

0,2

0,0

-1,0

-0,8

-0,6

-0,4

-0,2

0,0

0,2

E / V(ECS)

Détection du MPT et du PNP par voltammétrie à ondes carrées (VOC)

E

Fréquence

E initial

Hauteur

de pulse

t

Incrément

Au potentiel d’oxydation de R-NHOH (≈ 0V(ECS) :

S

S

(adsorption et détection anodique)

-

+

M

e

O

P

N

HO

OH

M

e

O

P

N

O

-

2

e

-

2

H

O

M

e

O

M

e

M. Sbaï et al.,Sensors and Actuators B, 124 (2007) 368-375

Ip

  • MPT à 10 ppm,
  • (pH=5 tampon acétate,
  • Force ionique 0,1 mol/L)
slide11

Optimisation des paramètres de la VOC

Tampon acétate, pH = 5,2 ; 0,1M

[MPT] = 50mg.L-1

E

60 Hz

Fréquence

-1,1V/(ECS)

E initial

Hauteur

de pulse

Incrément

10 mV

60 mV

t

Récapitulatif : -1,1 V/ECS

60 Hz; 10 mV; 60 mV

slide12

Modification de l’Ultra-Micro-Electrode par un film de

phtalocyanine de nickel électroformé

Formation de ponts oxo : -Ni-O-Ni -

Catalyseur redox : (NiIiI/NiII)

G ≈ 4 10-9 mol.cm-2

50 cycles à 0,1 V.s-1

NaOH 0,1 M

Epaisseur du film ≈ 60 nm

M. Pontié et al.Sensors and Actuators B 56 (1999) 1.

A. Goux et al.Electroanalysis 15 (2003) 969

slide13

Rôle du film de p-NiTSPc sur la sensibilité de l’électrode au MPT

Au potentiel d’oxydation de R-NOH (≈ 0V(ECS) :

S

S

(détection anodique indirecte)

-

+

M

e

O

P

N

HO

H

M

e

O

P

N

O

+

2

e

+

2

H

O

M

e

O

M

e

* Gamme : 10 mg/L – 10 mg/L

(DEp=30 mV)

Mesures optimales à pH ≈ 5

M. Sbaï et al.,Sensors and Actuators B, 124 (2007) 368-375

slide14

Intérêt de diminuer la rugosité pour limiter l’adhérence de matières encrassantes

Effet du film de p-NiTSPc sur la rugosité de surface de l’électrode

Le microscope à force atomique utilisé est un Thermomicroscope autoprobe CP-research (Veeco, Dourdan, France). Tous les échantillons ont été analysés en mode contact avec des leviers ULCT-AUMT-AB (pointe en nitrure de silicium), une vitesse de balayage de 1 Hz et une force d’appuie de 10 nN.Fenêtre d’analyse de 2x2 mm2; échantillons secs.

C

C/p-NiTSPc

slide15

Amélioration de la résolution et gain d’intensité (effet électro-catalytique)

Amélioration de la sensibilité aux PNP et MPT en présence de p-NiTsPc

PNP

MPT

(/ECS)

slide16

Modification de l’Ultra-Micro-Electrode de carbone par une

membrane de para-phénylène diamine (PPD) électroformée

Élaboration d’un film barrière

PPD

B. Fays, et al.,J. Mol. Structure (Theochem) 638 (2003) 177

slide17

Evolution de la rugosité de surface

de l’électrode p-NiTSPc/p-PPD

C/p-NiTSPc

C/p-NiTSPc/p-PPD

slide18

5,00E-07

C/p-NiTSPc50

C/p-NiTSPc50/pPDA20

3,00E-07

Current (A)

1,00E-07

0

-0,5

-0,3

-0,1

0,1

0,3

0,5

Potential/ECS (V)

Amélioration de la sélectivité entre PNP et MPT en présence du film barrière

I. Tapsoba et al., Electroanalysis, 21 (10), 1167-1176

slide19

« mobile »

Dispositif « Portable  »

M. PONTIE, Brevet Français n°10/02386, (2010) intitulé : Nouvelles ultramicroélectrodes

à fibre de carbone, leur procédé de préparation et leur application à la détection de pesticides,

notamment organophosphorés et leurs résidus

slide20

Analyseur en ligne

Mélange de Composés à

analyser

Détection des composés

par un capteur électrochimique

Traitement de

l ’échantillon

Reconnaissance

Capteur

e-

Échantillon à

analyser

Signal électrique

exploitable

Quantification

slide22

Bonne efficacité du nettoyage électrochimique pour palier aux phénomènes de passivation

Nettoyage périodique de l’UME avec H2SO4/EtOH en présence de MPT

I. Tapsoba et al., Electroanalysis, 21 (10), 1167-1176