L'invention concerne des procédés pour le traitement d'un fluide, en particulier de l'eau, contaminé par des composés organiques, des organismes, des substances toxiques, des substances dangereuses, de l'ammoniaque, ou leurs mélanges, par adsorption par une matière adsorbante et régénération de la matière adsorbante purifiée. Les contaminants peuvent être tout d'abord adsorbés sur la matière adsorbante, laquelle est ensuite régénérée par traitement par des nanoparticules d'au moins un catalyseur oxyde de métal de transition et au moins un oxydant; ou les contaminants sont adsorbés sur des particules de la matière adsorbante chargée par au moins un oxyde de métal de transition, lequel est ensuite régénéré par traitement par un oxydant; ou le fluide contaminé est traité par un oxydant tout d'abord, puis par des particules de la matière adsorbante chargée par au moins un oxyde de métal de transition. Les contaminants adsorbés sont convertis en produits compatibles avec l'environnement.