Modélisation atomique de l'adsorption d'un antibiotique sur carbone activé
La dépollution des eaux contaminées par des micropolluants pharmaceutiques organiques, en particulier l ofloxacine, une fluoroquinolone dont l état de charge dépend fortement du pH, est d une grande utilité dans la lutte contre la résistance antimicrobienne. L élimination de cette molécule est étudi...
Kaydedildi:
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| Diğer Yazarlar: | , , , , , , , |
| Materyal Türü: | Thèse numérique |
| Dil: | Français |
| Baskı/Yayın Bilgisi: |
2026.
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| Konular: | |
| Online Erişim: | Accès au texte intégral https://theses.univ-orleans.fr/public/2026ORLE1018_va.pdf https://theses.fr/2026ORLE1018/abes https://theses.hal.science/tel-05797066 |
| Not: |
Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : Energie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers - EMSTU Partenaire(s) de recherche : ICMN - Interfaces, Confinement, Matériaux et Nanostructures (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Joël Puibasset (Président du jury) ; Céline Merlet, Roger Gadiou, Christopher Ewels, Laurent Duclaux, Nathalie Mathieu-Cohaut, Sandrine Delpeux-Ouldriane (Membre(s) du jury) ; Céline Merlet, Roger Gadiou (Rapporteur(s)) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Atomic modeling of the adsorption of an antibiotic on activated carbon |
| Özet: | La dépollution des eaux contaminées par des micropolluants pharmaceutiques organiques, en particulier l ofloxacine, une fluoroquinolone dont l état de charge dépend fortement du pH, est d une grande utilité dans la lutte contre la résistance antimicrobienne. L élimination de cette molécule est étudiée par adsorption sur un tissu de carbone activé à forte surface spécifique (>1200 m /g) et porosité nanométrique. L adsorption dépend à la fois des propriétés texturales du carbone et des caractéristiques physicochimiques de l ofloxacine en solution. Afin de mieux comprendre les mécanismes d adsorption à l échelle nanoscopique, une approche de modélisation multi-échelle est mise en œuvre, combinant DFT, HRMC, GCMC et DM. La structure nanoporeuse du carbone est reconstruite et caractérisée numériquement à l aide de "Materials Informatics", tandis que les interactions entre les différentes formes de l ofloxacine et diverses surfaces carbonées sont étudiées par simulation DM. En parallèle, des expériences d adsorption sont réalisées sur un tissu de carbone activé à différents pHs (4.0, 7.0 et 9.6) et corrélées à des caractérisations structurales (SAXS, MEB). Les résultats montrent une forte influence de la charge de l ofloxacine sur l adsorption, avec une capacité maximale en milieu neutre, intermédiaire en milieu acide et minimale en milieu basique. Les simulations reproduisent fidèlement ces tendances et expliquent les résultats expérimentaux par un équilibre entre interactions attractives, répulsions électrostatiques, van der Waals et solubilité en solution. Cette étude apporte une compréhension moléculaire des mécanismes d adsorption et ouvre des perspectives pour l amélioration des modèles de simulation appliqués aux carbones nanoporeux. The decontamination of waters contaminated by organic pharmaceutical micropollutants, in particular ofloxacin, a fluoroquinolone whose state of charge strongly depends on pH, is very useful in the fight against antimicrobial resistance. The removal of this molecule is investigated through adsorption onto an activated carbon cloth characterized by a high specific surface area (>1200 m /g) and nanometer-scale porosity. The adsorption process depends on both the textural and chemical properties of the carbon material and the physicochemical characteristics of ofloxacin in solution. To gain deeper insight into the adsorption mechanisms at the nanoscopic scale, a multiscale modeling approach is employed, combining DFT, HRMC, GCMC, and molecular dynamics simulations. The nanoporous structure of carbon is reconstructed and characterized numerically using Materials Informatics, while the interactions between the different forms of ofloxacin and various carbonaceous surfaces are studied by DM simulation. In parallel, adsorption experiments are conducted on the activated carbon cloth at different pH values (4.0, 7.0, and 9.6) and correlated with structuralcharacterizations (SAXS, SEM). The results reveal a strong influence of the ofloxacin charge on the adsorption process, with a maximum adsorption capacity under neutral conditions, intermediate adsorption in acidic media, and minimal adsorption in basic media. The simulations faithfully reproduce these trends and explain the experimental observations through a balance between attractive interactions, electrostatic repulsions, van der Waals interactions, and solubility in solution. This study provides a detailed molecular-level understanding of adsorption mechanisms and opens perspectives for improving simulation models applied to nanoporous carbon materials. |
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| Diğer Bilgileri: | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : Energie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers - EMSTU Partenaire(s) de recherche : ICMN - Interfaces, Confinement, Matériaux et Nanostructures (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Joël Puibasset (Président du jury) ; Céline Merlet, Roger Gadiou, Christopher Ewels, Laurent Duclaux, Nathalie Mathieu-Cohaut, Sandrine Delpeux-Ouldriane (Membre(s) du jury) ; Céline Merlet, Roger Gadiou (Rapporteur(s)) |
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