Procédés d’oxydation avancée dans le traitement des eaux et des effluents industriels: Application à la dégradation des polluants réfractaires

Abstract

Cette synthèse traite des procédés d’oxydation avancée (POA) pour le traitement des eaux et des effluents industriels. Ces procédés mettent pour la plupart en combinaison deux ou trois réactifs (oxydants) afin de produire des radicaux hydroxyles. Les radicaux libres sont des espèces hautement actives capables de réagir rapidement et de manière non sélective sur la plupart des composés organiques, réputés difficilement oxydables par voie biologique ou par des traitements chimiques conventionnels. Les POA peuvent être subdivisés en quatre groupes : les procédés d’oxydation chimique en phase homogène (H2O2/Fe2+ et H2O2/O3), les procédés photocatalytiques en phase homogène et/ou hétérogène (H2O2/UV, O3/UV et Fe2+/H2O2/UV; TiO2/UV), les procédés d’oxydation sonochimique et les procédés d’oxydation électrochimique. Le couplage H2O2/Fe2+ représente le système d’oxydation avancée le plus connu et le moins complexe, lequel est souvent employé dans le traitement des effluents industriels. Cependant, dans le domaine de la potabilisation des eaux, le système le plus utilisé et le plus éprouvé est le couplage H2O2/O3 couramment employé pour l’élimination des composés phytosanitaires (pesticides). Les procédés d’oxydation électrochimiques, photocatalytiques et sonochimiques sont des technologies qui nécessitent en général moins de réactif et sont faciles d’automatisation par comparaison aux autres POA. Ces procédés sont présentement en pleine expansion dans le domaine des technologies environnementales, ceci afin d’améliorer les systèmes existants de traitement des eaux usées municipales et industrielles, ou à remplacer les technologies conventionnelles peu efficaces pour l’enlèvement de contaminants organiques réfractaires, inorganiques et microbiens. De nombreuses études réalisées à l’échelle laboratoire ont clairement prouvé l’efficacité des POA pour le traitement de divers effluents. Cependant, le développement de ces procédés dans les filières de traitement des eaux reste encore limité en raison des coûts d’investissement et des coûts opératoires associés. Des solutions et stratégies sont proposées dans ce document, telles que le développement de procédés hybrides et leur couplage avec des traitements biologiques conventionnels, et ce, afin de pallier certaines contraintes spécifiques des POA et faciliter ainsi leur insertion dans les filières de traitement des eaux et des effluents industriels. Ce document a pour objectif de faire une synthèse des différents POA, d’en expliquer leur principe de fonctionnement, de déterminer les différents paramètres les gouvernant, ainsi que leurs applications dans le traitement des eaux et des effluents.This review deals with advanced oxidation processes (AOP) for water and wastewater treatment. Most AOPs combine two or three chemical oxidants in order to produce hydroxyl radicals. These free radicals are species capable of oxidizing numerous complex organic, non-chemically oxidizable or difficulty oxidizable compounds. They efficiently react with carbon-carbon double bonds and attack t...

Treatment of Antibiotics in Wastewater Using Advanced Oxidation Processes (AOPs)

“…As pointed out by Zaviska et al [47], the peroxonation mechanism could be more productive than ozonation alone, and H 2 O 2 impacts on increasing the decomposition percentage of O 3 in water, which generates a larger number of very reactive…”

“…Ozone reacts with substances in two different ways: indirect and direct. These two reaction pathways are managed by different type of kinetics and lead to different oxidation products [47].…”

Scaled-up electrochemical reactor with a fixed bed three-dimensional cathode for electro-Fenton process: Application to the treatment of bisphenol A

“…By plotting the variation of Ln ([BPA] . This value is close to the absolute constant rate obtained for the reaction between phenolics compounds and hydroxyl radicals [8,37,38].…”

“…Different processes were examined for bisphenol A removal from natural water or wastewater, in particular, AOPs [9,19,20]. Among these processes, we can found UV/H2O2 oxidation [21], photo-Fenton [22], ozonation [23,24], direct electrochemical oxidation [25][26][27][28][29] as well as indirect electrochemical oxidation processes like Fenton and electro-Fenton [30][31][32] processes.…”

“…This very reactive and non-selective oxidizing agent leads to the degradation of organic pollutants by hydrogen atom abstraction reaction, electron transfer, or electrophilic addition to π systems [5][6][7][8][9].…”