Procédés électrochimiques comme étape de prétraitement avant traitement biologique : application à l'élimination des composés de produits de contraste radiographiques

Electrochemical processes as a pre-treatment step before biological treatment : application to the removal of X-ray contrast media compounds

• Auteur / Autrice : Wei Zhang
• Direction : Abdeltif Amrane, Florence Geneste, Florence Fourcade
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 16/10/2020
• Etablissement(s) : Rennes, Ecole nationale supérieure de chimie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Institut des Sciences Chimiques de Rennes
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Abdeltif Amrane, Florence Geneste, Florence Fourcade, Olivier Buriez, Karine Groenen Serrano, Hayat Djelal, Corinne Lagrost
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Buriez, Karine Groenen Serrano
• DOI : 10.70675/a513493dze437z4fd7z9d44z776f011a0da0

Mots clés

Mots clés contrôlés

Produits de contraste iodés

Mots clés libres

Composés de produits de contraste pour rayons X

Électro-réduction

Désiodation

Vitamine B12

Réduction des amides aromatiques

Traitement biologique

X-ray contrast media compounds

Electro-reduction

Deiodination

Vitamin B12

Aromatic amide reduction

Biological treatment

Résumé

Les produits de contraste iodés (ICMs) sont une classe de micropolluants pharmaceutiques qui ont beaucoup suscité l’attention en raison de leur menace pour la santé humaine. Les traitements biologiques conventionnels ne sont pas efficaces pour dégradation les ICMs en raison de la bio-récalcitance de ces composés. De plus, certains ICM semblent récalcitrants à l’oxydation par les radicaux hydroxyles. Par conséquent les procédés d’oxydation avancés ne semblent pas les procédés les plus appropriés pour le traitement des ICM. L'électro-réduction est en revanche une approche prometteuse En effet, une désiodation complète des ICMs peut être obtenue, permettant ainsi la récupération des ions iodures, qui pourraient à nouveau intégrer le cycle de production des ICM et donc diminuer leur coût de production. Ainsi, la dégradation du diatrizoate, l'un des ICMs les plus récalcitrants, a d'abord été étudiée par couplage entre l'électro-réduction et un traitement biologique. Une désiodation totale a été obtenue conduisant à une amélioration de la biodégradabilité de la solution. Un bon rendement de minéralisation (60%) a été atteint lorsqu'une étape d’oxydation électrochimique a été mise en oeuvre avant le traitement biologique. L'électro-réduction a été également efficace dans le cas d’un autre ICM, non ionique, l'iohexol, et le rendement faradique de la réaction a été amélioré en présence de vitamine B12 utilisée comme catalyseur. Cependant, la biodégradabilité des produits désiodés s’est révélée très faible. Pour vérifier si les groupes amides des ICMs sont responsables de leur biorécalcitance, leur électroréduction a été étudiée, montrant une amélioration de la biodégradabilité.

X-ray contrast media compounds (ICMs) as a class of pharmaceutical micropollutants have attracted extensive attentions due to their threat to human health. Conventional biological treatments are not often efficient for the degradation of ICMs due to their bio-recalcitrance. Moreover, some ICM can be also recalcitrant to hydroxyl radical oxidation. In these conditions, advanced oxidation processes seem not to be the most appropriate class of treatment processes. Contrarily, electro-reduction appears as a promising approach for ICM degradation since a complete deiodination of ICM can be achieved, allowing the possible recovery of iodide ions and their integration in the ICM production process in order to decrease the production cost. Thus, diatrizoate, the most difficult ICM to degrade by AOP, was first investigated by a coupling process between electro-reduction and a biological treatment. A total deiodination was achieved leading to an enhancement of the biodegradability of the solution. A good mineralization yield (60%) was obtained when an electrochemical oxidation at 1.3 V/SCE was performed before the biological treatment. The electro-reduction was also efficient with another ICM, iohexol, a non-ionic one; and the faradaic efficiency was improved when vitamin B12 was used as catalyst. However the biodegradability of electrodeiodinated products of iohexol was very low. To check if the amide groups of ICMs are responsible for their biorecalcitrance, the electro-reduction of amide groups was investigated, showing further biodegradability improvement.