Ultrasound enhancement of near-neutral photo-Fenton for effective E. coli inactivation in wastewater

In this study, we attempt for the first time to couple sonication and photo-Fenton for bacterial inactivation of secondary treated effluent. Synthetic wastewater was subjected to sequential high-frequency/low power sonication, followed by mild photo-Fenton treatment, under a solar simulator. It was followed by the assessment of the contribution of each component of the process (Fenton, US, hv) towards the removal rate and the long-term survival; sunlight greatly improved the treatment efficiency, with the coupled process being the only one to yield total inactivation within the 4-h period of treatment. The short-term beneficial disinfecting action of US and its detrimental effect on bacterial survival in long term, as well as the impact of light addition were also revealed. Finally, an investigation on the operational parameters of the process was performed, to investigate possible improvement and/or limitations of the coupled treatment; 3 levels of each parameter involved (hydraulic, environmental, US and Fenton) were tested. Only H2O2 increased improved the process significantly, but the action mode of the joint process indicated potential cost-effective solutions towards the implementation of this method. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.Preprin

Destruction de polluants organiques réfractaires par des méthodes associant la sonochimie avec la photochimie et l'ozonation

Les eaux de rejet des industries de peinture et vernis sont des effluents difficiles à traiter. De nombreuses familles de composés organiques, tels les colorants azoïques, les tensioactifs, les biocides, les liants... peuvent entrer dans sa composition. A cause de ces multiples composés et des métaux lourds su'elles contiennent, elles ne peuvent être qu'incinérées. Actuellement, le problème est de trouver une technique qui permettrait la réutilisation de l'eau de ces effluents dans le circuit de production. La solution pourrait provenir des technologies d'oxydation avancée. Ces méthodes sont basées sur la génération d'espèces très réactives comme des radicaux hydroxyles (HO*), qui conduisent à une oxydation rapide et non sélective de la matière organique. Parmi ces méthodes,on peut citer les réactions de Fenton, photoassistées ou non, photocatalysées, les traitements combinés H2O2/UV, l'ozonation... Notre étude a porté sur l'élimination de trois familles de composés qui se retrouvent dans les effluents industriels : des colorants azoïques, des biocides thiazolés et des tensioactifs perfluorés. L'utilisation exclusive d'ultrasons, ou d'ultrasons combinés à d'autres processus, ayant montré son potentiel à éliminer certains composés aromatiques en solution aqueuse, le travail s'est orienté sur une étude comparative de l'efficacité des méthodes sonochimiques, ultraviolette et d'ozonation appliquées seules ou couplées entre elles. La compréhension des mécanismes de dégradation et l'identification des produits formés ont complété les études sonochimiques combinées ou non à l'irradiation ultraviolette. Les résultats obtenus ont mis en évidence l'incidence de la fréquence ultrasonore et la nécessité des ultrasons pour l'élimination totale de composés particulièrement réfractaires. Le couplage des techniques testées permet d'augmenter les rendements de dégradation.Wastewaters of painting and coating plants are difficult effluent to treat. Numerous organic compound families,like azo dyes, surfactants, biocides, biding agents... could constitute these waters. Due to these multiple compounds and heavy metals that they could contain they can only incinerated. Actually the problem is to find a technique which allows the reuse of the water of these effluents in the production cicrcuit. Solution could come from advanced oxidative processes. These methods are based on generation of very reactive species like hydroxyl radical which conduct to a rapid and none selective oxidation of the organic matter. In these methods, we can cite Fenton reactions, photoassisted or not, photocatalysed, H2O2/UV conbined treatments, ozonation... Our study has been focused on the elimination of three families of compounds which are present in the industrial effluents : azo dyes, thiazolinated bioacides, perfluorated surfactants. As esclusive use of ultrasound, or ultrasound combined to other processes, have shown their potential to eliminate some aromatic compounds in aqueous solution, the work has been oirentated on a comparative study of the efficiency of sonochemical, ultraviolet and ozonation methods applied alone or in combination. Comprehension of degradation mechanisms and products identification have completed these sonochemical studies combined or not with ultraviolet irridiation. The results obtained have shown the ultrasonic frequency incidence on the reaction rate and the necessary of ultrasound to eliminate completely refractory compounds. Combination of tested techniques allows to increase degradation yields.CHAMBERY -BU Bourget (730512101) / SudocSudocFranceF

Elimination d'un perturbateur endocrinien le bisphénol A par sonochimie et techniques d'oxydation avancée

Dans les dernières années un très grand nombre de composés chimiques d'origine anthropique ont été introduits dans le cycle de I' eau. Certains se dégradent rapidement dans le milieu naturel ou peuvent être éliminés dans les stations de traitement des eaux de rejets industriels et domestiques ou dans les unités de potabilisation. Malheureusement, certains des composés xénobiotiques qui présentent une nocivité à très faibles concentrations ne peuvent pas être totalement éliminés dans les filières de traitement classique de I' eau. Le bisphénol A (BPA), issu de l'industrie des plastiques, est un de ces composés chimiques introduits dans le cycle de l'eau par l'activité humaine. De récentes études ont montré que même à des concentrations très faibles ce composé aromatique pouvait apporter des perturbations sur les systèmes endocriniens. L'objet central de cette thèse est d'évaluer le potentiel de dégradation du BPA par sonochimie. Les résultats ont montré que l'action des ultrasons conduit a l'élimination rapide du BPA, mais la transformation complète de la matière organique en CO2 et H2O n' est pas réalisée. Malgré cela, la technique transforme le BPA en produits biodégradables. L'efficacité du traitement ultrasonore ne semble pas être inhibée par la présence des ions inorganiques piégeurs des radicaux OH. Il a été aussi mis en évidence que les ultrasons couplés avec le procédé photo-Fenton et/ou la photocatalyse avec Ie dioxyde de titane montrent une synergie qui permet de minéraliser efficacement le BPA et ses intermédiaires. Cela en employant les catalyseurs, Fe(II) et TiO2, à faibles doses. Les résultats obtenus dans ce travail sont très encourageants pour une application des ultrasons comme méthode alternative de dépollution des composés organiques de I' eau.In the recent years, a great number of organic compounds coming from human activities have been released in the water cycle. Some of these compounds degrade rapidly in the environment or can be eliminated in the water treatment plants. Unfortunately, several xenobiotic compounds that exhibit toxicity at low concentration cannot be eliminated using classical processes in cleaning water units. Bisphenol A (BPA), coming from plastic industry, is one of these chemicals that pollute natural waters. Recent studies evidenced that this compound shows endocrine disruptive action in water at very low concentrations. This research work deals with the evaluation of the potential use of sonochemistry for BPA elimination. Results demonstrate that ultrasonic action conducts to fast elimination of BPA. Complete mineralization of the organic matter in CO2 and H2O cannot be achieved by this way. Nevertheless, the process generates biodegradable by-products. Efficiency of the ultrasonic treatment is not hindered when inorganic anions, known as hydroxyl radical scavengers, are present in the medium. Combination of sonochemistry with photo-Fenton process or/and photocatalysis with TiO2 exhibits a strong synergetic effect that allows an efficient mineralization of BPA and its by-products. In these cases, the catalysts Fe(II) or/and TiO2 are used at low concentration. Results obtained in this work are attractive for the development of a method using sonochemistry to eliminate organic micropollutants of water.CHAMBERY -BU Bourget (730512101) / SudocSudocFranceF

Fluorescence de biliverdines ix diméthylesters complexées par le zinc

La fluorescence de quatre isomères de la biliverdine IX diméthylester a été étudiée dans différentes conditions. Le rôle de la complexation par le zinc, l’influence du pH, de la température et de l'oxygène dissous ont été mis en évidence. Ainsi l'addition d'ions métalliques dans une solution de biliverdine aurait pour effet de stabiliser une des conformations possibles de la molécule et l’augmentation de pH amènerait un changement de conformation du complexe qui passerait d’une forme (BVZn)A à une forme (BVZn)B. A basse température, dans la biliverdine non complexée, les liaisons hydrogène joueraient un rôle analogue aux liaisons métal-azote dans le complexe

Effect of Mineral and Organic Matrices on Sonochemical Degradation of 4-Isopropylphenol at Low Concentrations

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Effect of Mineral and Organic Matrices on Sonochemical Degradation of 4-Isopropylphenol at Low Concentrations

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Competitive adsorption of phenol and heavy metal ions onto titanium dioxide (Dugussa P25)

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Modeling of ultrasonic degradation of non-volatile organic compounds by Langmuir-type kinetics

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An innovative ultrasound, Fe2+ and TiO2 photoassisted process for bisphenol a mineralization

This paper explores the degradation of a model pollutant, bisphenol A, by an advanced oxidation process that combines sonolysis, Fe2+, and TiO2 in a photoassisted process. Experiments were done under saturated oxygen conditions. The effect of different Fe2+ (0.56 and 5.6 mg/L) and TiO2 (10 and 50 mg/L) concentrations was investigated on both the elimination and mineralization of the pollutant. A pronounced synergistic effect that led to the complete and rapid elimination of dissolved organic carbon (DOC) was observed even at low catalyst loadings. In this system, almost a complete removal of DOC (93%) was observed after 4 h using 10 and 5.6 mg/L of TiO2 and Fe2+, respectively, whereas at the same time, only 5, 6, and 22% of DOC was removed by an individual process alone (TiO2 photocatalysis, ultrasound, and photo-Fenton, respectively). In this system, ultrasound has the principal role of eliminating the initial substrate and providing hydrogen peroxide for the photocatalytic systems, while photo-Fenton and TiO2 photocatalysis are mainly responsible for the transformation of the intermediates in CO2 and H2O. The role of H2O2 generated from the sonochemical process is also discussed. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved