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Traitement photocatalytique des eaux contaminées par des résidus médicamenteux.

Carabin, Anne (2014). Traitement photocatalytique des eaux contaminées par des résidus médicamenteux. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 198 p.

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Résumé

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Au cours de ces dernières années, la présence des résidus médicamenteux dans les eaux est devenue une des problématiques environnementales majeures. Au nombre de ces polluants se trouve la carbamazépine (CBZ), un antiépileptique qui se démarque par son omniprésence dans les eaux. Ainsi, la nécessité de développer des traitements appropriés capables de la dégrader est devenue une priorité. La photocatalyse a notamment démontré son efficacité dans l'élimination de cet antiépileptique. Cette étude du procédé photocatalytique appliquée au traitement de la CBZ se décompose en plusieurs grandes étapes, soit l’étude des paramètres photocatalytiques par méthode itérative, la modélisation mathématique et statistique, l’évaluation de l’effet de certains cations et anions et enfin la validation du procédé sur des effluents réels. L’impact du type et de la concentration en photocatalyseur ainsi que du pH et de l’intensité lumineuse sur l’élimination de la CBZ ont premièrement été évalués. Par la suite, une optimisation mathématique et statistique a été réalisée. Les conditions optimales définies telles qu’à pH 5, avec 1,14 g/L de P90 et 10 mg/L de CBZ, durant 90 min de traitement ont permis d’éliminer 94,7 % de la concentration initiale de CBZ. Subséquemment, l’effet de trois cations métalliques (Cr3+, Zn2+ et Cu2+) et deux anions (SO42- et NO3-)sur les performances épuratoires du système a été évalué. Ces éléments se distinguent par leur influence spécifique sur le procédé. Enfin, le procédé a été appliqué sur des effluents municipaux issus du traitement secondaire et artificiellement contaminés par de la CBZ. Le procédé photocatalytique a notamment permis l’élimination de 96,6 % de la concentration initiale de CBZ.

Abstract

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Since some pharmaceutical compounds are recalcitrant to wastewater treatments, the occurrence of pharmaceutical residues in water has become one of the major environmental issues. Carbamazepine (CBZ), a persistent pharmaceutical compound cannot be effectively removed (smaller than 10%) by conventional wastewater treatment plants (WWTPs). An advanced oxidation process such as photocatalysis has proved its effectiveness for treating CBZ contaminated water. This study investigates the removal of this molecule using a photocatalytic process. This work is divided into several parts. Firstly, different operating parameters were investigated, such as type (P90, P25, UV100, PC500, and ST01) and concentration of commercial photocatalysts, pH, treatment time and light intensity. Thereafter, using this preliminary study, a mathematical and statistical optimization has been carried out by employing four photocatalytic parameters. Optimal experimental conditions has been determined as pH 5, P90 concentration of 1,14 g/L, minimal CBZ concentration of 10 mg/L and treatment time of 90 min. This optimization has enabled a 94,7 % CBZ degradation. Subsequently, under these optimal conditions, the effects of three metal cations (Cr3+, Zn2+ et Cu2+) and two anions (SO42- et NO3-) has been assessed in order to understand how those elements could affect this photocatalytic process. It has been demonstrated that each of these ions has its own influence on this treatment. Finally, this photocatalytic process has been applied to municipal effluents, which had been artificially contaminated by CBZ. Using municipal effluents as a matrix, a CBZ removal of 96,6 % has been achieved.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Drogui, Patrick
Co-directeurs de mémoire/thèse: Robert, Didier
Informations complémentaires: Résumé avec symboles
Mots-clés libres: photocatalytique; eaux contaminées; résidus médicamenteux; carbamazépine; oxydation avancée; CBZ ; méthode itérative, modélisation mathématique; modélisation statistique; traitement électrochimique;
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 09 févr. 2015 22:34
Dernière modification: 11 nov. 2015 20:46
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/2588

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