Etude paramétrique et modélisation de la dégradation des produits pharmaceutiques par des procédés hybrides

Abstract

La présence de composés pharmaceutiques dans l'eau, en particulier d'antibiotiques, est un problème important qui peut avoir un impact négatif sur la vie aquatique et la santé publique. Les méthodes classiques d'élimination de ces composés ne sont pas toujours efficaces et peuvent générer des sous-produits nocifs. Il est donc urgent de développer des méthodes durables et efficaces pour éliminer les composés pharmaceutiques de l'eau. Bien que la photocatalyse soit une technique prometteuse pour l'élimination de ces composés, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour optimiser son efficacité et son efficience. Afin de contribuer à la résolution de ce problème, cette thèse s'est concentrée sur le développement de solutions photocatalytiques durables pour l'élimination des composés pharmaceutiques de l'eau. Un groupe d'antibiotiques provenant d'une usine pharmaceutique a été traité par un processus propre, la photocatalyse, en utilisant des cristaux de sillénite comme photocatalyseurs récents. Ces photocatalyseurs de sillénite ont été synthétisés par la méthode sol-gel et ont été caractérisés avant d'être utilisés. L'application de photocatalyse a été modélisé et optimisé à l'aide d'une méthode de réseau neuronal artificiel, puis comparé en présence de différents catalyseurs. Les résultats montrent que la sillénite Bi12TiO20 est le meilleur candidat pour les applications photocatalytiques, avec une efficacité de 94% pour une solution de Céfixime avec une concentration initiale de 10 mg/L en seulement 3 heures dans des conditions optimales. De plus, la qualité de cette méthode a été vérifiée par différentes techniques en montrant que le polluant a été minéralisé avec succès avec la présence d'une petite quantité de petits sous-produits. Ensuite, un système de traitement photocatalytique a été proposé comme solution à grande échelle pour le processus précédent et une évaluation économique intégrée de ce système a été réalisée afin d'examiner son applicabilité à grande échelle. L'efficacité de ce processus a également été améliorée en le combinant avec une autre technique de traitement, à savoir l'adsorption à l'aide d'un polymère intéressant, la polyaniline. Les résultats montrent que ce système hybride peut éliminer une concentration très élevée de Céfixime de 30 mg/L, presque à 100%, en seulement 2 heures, ce qui est mieux que les recherches précédentes. Le domaine de l'ingénierie a également été appliqué dans cette thèse en concevant un réacteur à agitation continue et en utilisant un système hybride composé de graphite comme adsorbant et de ZnO comme catalyseur. Les résultats montrent que ce type de réacteur peut être une méthode prometteuse pour éliminer les antibiotiques des eaux usées dans des applications à grande échelle.