Élimination des antibiotiques quinolones sur des catalyseurs supportés : Applications sur des effluents hospitaliers

Antibiotics quinolones removal using supported catalysts : Application on hospital wastewaters

• Auteur / Autrice : Gnougon Nina Coulibaly
• Direction : Khalil Hanna
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 18/12/2019
• 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 : Laboratoire : Institut des Sciences Chimiques de Rennes
• Jury : Président / Présidente : Valérie Héquet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Khalil Hanna, Valérie Héquet, Marc Héran, Gilles Mailhot, Marcello Brigante, Aymen Amine Assadi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marc Héran, Gilles Mailhot

Mots clés

Mots clés contrôlés

Eaux usées -- Épuration

Micropolluants

Pollution médicamenteuse

Mots clés libres

Fluoroquinolones

Effluents hospitaliers

Catalyseurs supportés

Photo-Oxydation

Oxydes métalliques

Fluoroquinolones

Hospital wastewater

Supported catalysts

Photo-Oxidation

Metal oxides

Résumé

L'usage excessif des antibiotiques en médecine humaine et animale pose de graves problèmes environnementaux et de santé publique. L’objectif de cette thèse était d’éliminer deux types d’antibiotiques quinolones pouvant être détectés dans des eaux usées ou effluents hospitaliers. Dans un premier temps, nous avons évalué la réactivité d’oxydes métalliques (fer ou zinc) pour promouvoir des réactions d’oxydation avancée, en présence d’oxydants comme le peroxyde d’hydrogène, le persulfate ou le peroxymonosulfate, et sous irradiation (UVA ou visible). Les oxydes réactifs étaient supportés sur des membranes en acétate de cellulose ou polyester, peu coûteux, respectueux de l’environnement, ce qui permet de fonctionner dans des réacteurs en flux continu à recirculation. L’influence des différents paramètres opératoires (type et quantité de catalyseur, type et quantité d’oxydant, pH, etc.) a été étudiée. L’impact de mélange avec d’autres antibiotiques sur la performance d’élimination a été évalué vis-à-vis de la réactivité de chaque composé avec les espèces radicalaires. Les essais menés sur des effluents hospitaliers ont permis d’identifier des effets compétitifs voir inhibitifs provenant des composants principaux des eaux usées comme les matières organiques, les phosphates et les sulfates ou les chlorures. Les performances observées dans les eaux réelles usées ainsi que les résultats d’évaluation de la réutilisation des solides supportés sont encourageants. Cette étude ouvre la voie à l’application de ce type de réacteur à recirculation intégrant de catalyseurs supportés dans des technologies de traitement des effluents contaminés.

The excessive use of antibiotics in human and animal medicine poses serious environmental and public healthissues. The aim of this thesis was to remove two types of quinolone antibiotics that can be detected in wastewater or hospital effluents. Initially, we evaluated the reactivity of metal oxides (iron or zinc) to promote advanced oxidation reactions, in the presence of oxidants such as hydrogen peroxide, persulfate or peroxymonosulfate, and under irradiation (UVA or visible ). The reactive oxides were supported on inexpensive, environmentally friendly cellulose acetate membranes or polyester, which made it possible to operate on a recirculating continuous flow reactor. The influence of the various operating parameters (type and concentration of catalyst, type and concentration of oxidant, pH, etc.) was studied. The impact of mixing with other antibiotics on the removal performance was evaluated with respect to the reactivity of each compound with the radical species. The tests carried out on hospital effluents made it possible to identify competitive or even inhibitory effects coming from the main components of wastewater such as organic matter, phosphates and sulphates or chlorides. The observed performance in the real wastewater as well as the evaluation results of the reuse of the supported solids are encouraging. This study has important implications for possible application of recirculation reactor with supported catalysts in wastewater treatment technologies.