Dépollution des eaux usées contaminées par les produits pharmaceutiques par les procédés membranaires - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2022

Remediation of pharmaceutically contaminated wastewater by membrane processes

Dépollution des eaux usées contaminées par les produits pharmaceutiques par les procédés membranaires

Walid Ghamri
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 1200073
  • IdRef : 266281788

Résumé

Pollutants of pharmaceutical origin present in water are poorly removed by conventional treatments. In this context, membrane processes are efficient and clean alternative techniques for water depollution. The objective of this thesis was to evaluate the performance of different membrane techniques: nanofiltration (NF), reverse osmosis (RO) and forward osmosis (FO) for the removal of pharmaceutical pollutants (Naproxen, Diclofenac). The three membranes used are made of polyamide of different natures: aromatic for RO and FO membranes and semi-aromatic in the case of the NF membrane. Moreover, for the FO membrane, the active layer of the membrane also contained aquaporins. The evaluation of the new membranes performance showed a much lower rejection rate of naproxen for the NF membrane than for the RO and FO membranes. In addition, during their use, polyamide membranes can be accidentally exposed to sodium hypochlorite used during the cleaning/disinfection steps of the installations. The impact of this exposure on the properties of the membrane materials and their removal performance was evaluated in the case of FO and RO membranes. The membranes were exposed to sodium hypochlorite (NaOCl) solutions at different concentrations, different pH and for different contact times. Surface characterization of the membranes (zeta potential, ATR-FTIR, contact angles) showed a modification of their properties after exposure to NaOCl solutions. Thus, it was highlighted that the contact with NaOCl can lead not only to the modification of the chemical nature of the membrane material but also to the modification of the intermolecular hydrogen bonds network within the polyamide, thus impacting the structure of the membrane material and the retention performances. Nevertheless, depending on the type of membrane (and polyamide), different types of variations have been observed. Finally, it was shown by XPS that, in the case of biomimetic FO membranes, the presence of polymersomes incorporating aquaporins within the polyamide was not impacted by the contact with NaOCl. Thus, the FO membrane retains a good rejection capacity for the molecules studied despite an increase in reverse salt flux.
Les polluants d’origines pharmaceutiques présents dans les eaux présentent une élimination limitée par les traitements conventionnels. Dans ce contexte, les procédés membranaires sont des techniques alternatives de dépollution des eaux efficaces et propres. L’objectif de cette thèse était d’évaluer les performances différentes techniques membranaires : la nanofiltration (NF), l’osmose inverse (RO) et l’osmose directe (FO) pour l’élimination de polluants pharmaceutiques (Naproxène, Diclofénac). Les trois membranes utilisées sont constituées de polyamides de différentes natures : aromatique dans le cas de la RO et la FO et semi-aromatique dans le cas de la NF. De plus, dans le cas de la membrane de FO, la couche active des membranes contenait également des aquaporines. La caractérisation des performances des membranes neuves ont mis en évidence un taux de rejet du naproxène par la membrane de NF bien inférieur à celles des membranes de RO et FO. De plus, lors de leur utilisation, les membranes en polyamide peuvent être exposées accidentellement à l’hypochlorite de sodium utilisé lors de phases de nettoyage/désinfection des installations. L’impact de cette exposition sur les propriétés des matériaux membranaires et leurs performances d’élimination a été évalué dans le cas des membranes de FO et de RO. Les membranes ont été exposées à des solutions d’hypochlorite de sodium (NaOCl) à différentes concentrations, différents pH et pour différents temps de contact. Les caractérisations de surface des membranes (potentiel zêta, ATR-FTIR, angles de contact) ont alors montré une modification de leurs propriétés après exposition aux solutions d’NaOCl. Ainsi, il a été mis en évidence que le contact avec NaOCl peut conduire non seulement à la modification de la nature chimique du matériau membranaire mais également à la modification du réseau de liaisons Hydrogène intermoléculaires au sein du polyamide impactant alors la structure du matériau membranaire et les performances de rétention. Néanmoins, selon le type de membranes (et de polyamide), différents types de variations ont été observées. Enfin, il a été montré par XPS que, dans le cas des membranes biomimétiques de FO, la présence des polymersomes incorporant les aquaporines au sein du polyamide n’était pas impactée par le contact avec NaOCl. Ainsi, la membrane de FO conserve une bonne capacité de rejet des molécules étudiées malgré une augmentation du flux de sel inverse.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03892066 , version 1 (09-12-2022)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03892066 , version 1

Citer

Walid Ghamri. Dépollution des eaux usées contaminées par les produits pharmaceutiques par les procédés membranaires. Génie chimique. Université de Rennes; Université des Sciences et de la Technologie Houari-Boumediène (Alger), 2022. Français. ⟨NNT : 2022REN1S040⟩. ⟨tel-03892066⟩
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