Sels de bromure courants dans l’eau : présence, solubilité et traitement
Dans l’eau, le bromure est présent sous forme d’ions Br− dissous, aux côtés d’autres ions. Des noms comme bromure de sodium ou bromure de magnésium désignent les sels utilisés pour apporter du bromure ou les associations d’ions dans une saumure ; ces sels ne subsistent généralement pas sous forme de molécules distinctes en solution.
Cette page présente les eaux contenant du bromure, des sels de bromure représentatifs et leur solubilité approximative dans l’eau pure. Pour une vue d’ensemble de la présence du bromure, des aspects liés au traitement de l’eau et de la récupération industrielle, consultez Le brome dans l’eau.
Sels de bromure dans les eaux naturelles et industrielles
Dans les eaux douces, le bromure est généralement un constituant dissous mineur. L’eau de mer contient en moyenne environ 65 mg/L de bromure, avec des concentrations signalées supérieures à 80 mg/L dans certaines régions. Dans l’eau de mer et les saumures naturelles, le bromure est présent avec le sodium, le magnésium, le potassium, le calcium et le chlorure ; attribuer le bromure dissous à un sel précis est une convention utile pour établir un bilan, et non une description directe de molécules distinctes dans l’eau. Les eaux mères issues de l’évaporation de l’eau de mer (bittern), les saumures continentales et les eaux de formation des champs pétroliers peuvent être beaucoup plus concentrées.
Les flux industriels contenant du bromure comprennent les saumures d’alimentation destinées à la production de brome et les fluides spécialisés de complétion ou de reconditionnement des puits pétroliers. Le bromure de calcium et le bromure de zinc sont utilisés dans des saumures limpides de forte densité ; le bromure de sodium est également utilisé dans les fluides de complétion. Le bromure d’ammonium est plus caractéristique des flux chimiques ou de procédé que des eaux naturelles. Une analyse de l’eau doit indiquer la concentration en bromure et les ions qui l’accompagnent, plutôt que de déduire la présence d’un sel à partir du seul bromure.
Sels de bromure représentatifs et solubilité
Les valeurs ci-dessous correspondent aux solubilités approximatives des sels purs dans l’eau à une température proche de 25 °C, exprimées en grammes de sel pour 100 g d’eau. Ce sont des valeurs de référence, et non des limites de dimensionnement pour les saumures mixtes. L’état d’hydratation, la température, la pression et les autres sels dissous peuvent modifier le comportement des phases. Tous les sels indiqués sont très solubles ; le bromure reste généralement en solution lors d’une évaporation ordinaire de l’eau, sauf si la saumure est soumise à une séquence spécialisée de récupération des sels.
| Sel | Formule | Solubilité approximative vers 25 °C | Contexte typique dans l’eau ou les procédés |
|---|---|---|---|
| Bromure de sodium | NaBr | 94,6 g/100 g d’eau | Eau de mer et saumures naturelles sous forme d’ions dissous ; alimentation de la production de brome et certains fluides de complétion |
| Bromure de magnésium | MgBr2 | Environ 100,6 g/100 g d’eau ; la phase solide hydratée influe sur la valeur indiquée | Eau de mer, lacs salés, saumures profondes et eaux mères d’évaporation (bittern) |
| Bromure de potassium | KBr | 67,8 g/100 g d’eau | Présent sous forme dissoute dans les eaux salines naturelles, en quantité moindre que le sodium et le magnésium ; flux chimiques et procédés spécialisés |
| Bromure d’ammonium | NH4Br | 78,3 g/100 g d’eau | Fabrication de produits chimiques et solutions de procédé ; ce n’est pas un sel majeur des eaux naturelles |
| Bromure de calcium | CaBr2 | 156 g/100 g d’eau | Saumures limpides de forte densité destinées à la complétion et au reconditionnement des puits pétroliers, ainsi qu’aux fluides d’annulaire |
| Bromure de zinc | ZnBr2 | 471 g/100 g d’eau | Saumures spécialisées de complétion pétrolière à forte densité, souvent mélangées à du bromure de calcium |
La solubilité est exprimée par rapport à la masse d’eau, et non à la masse ou au volume de la solution finale. Ces valeurs ne permettent pas de prévoir à quel moment un sel cristallisera à partir d’une saumure réelle sans tenir compte de la composition ionique complète et des équilibres de phases dépendant de la température.
Options d’élimination, de concentration et de récupération
| Objectif | Méthode envisageable | Points clés à considérer |
|---|---|---|
| Réduire la concentration de bromure dans une eau peu ou modérément saline | Sélectif pour le bromure : échange d’ions | Les performances dépendent de la sélectivité de la résine, de la concurrence du chlorure et du sulfate, de la capacité en service, de la régénération et de la gestion de la solution de régénération usée. |
| Réduire les sels dissous dans l’eau et transférer le bromure vers un concentrat | Osmose inverse | Le rejet des sels et le taux de récupération dépendent de la membrane, de la composition de l’eau d’alimentation et des conditions de fonctionnement. Le concentrat reste un flux contenant du bromure, pour lequel il faut prévoir une réutilisation, une récupération ou une élimination. |
| Séparer et concentrer les ions d’une eau d’alimentation saline | Électrodialyse ou électrodialyse à inversion de polarité | Les ions traversent des membranes sélectives et passent dans un concentrat. La sélectivité et la consommation d’énergie dépendent de la salinité et des ions concurrents ; ce procédé ne détruit pas le bromure. |
| Récupérer du brome élémentaire à partir d’une saumure industrielle riche en bromure | Oxydation contrôlée de Br− en Br2, suivie d’un entraînement à l’air ou à la vapeur et d’un captage | Il s’agit d’une voie spécialisée de récupération industrielle mettant en jeu du brome volatil et dangereux ainsi que des oxydants ; elle nécessite des systèmes de confinement et de contrôle spécialement conçus. |
| Concentrer une saumure mixte ou réduire les rejets liquides | Évaporation et cristallisation par étapes | Ces opérations concentrent les sels, mais n’éliminent pas sélectivement le bromure. Comme les sels de bromure sont très solubles, le bromure reste généralement dans les eaux mères résiduelles ou le bittern, tandis que les minéraux moins solubles cristallisent. |
La clarification et la filtration conventionnelles n’éliminent pas de manière fiable le bromure dissous. La précipitation chimique peut être utile pour d’autres constituants d’une saumure, mais il ne faut pas supposer qu’elle précipite sélectivement le bromure. Le choix du procédé nécessite de connaître la composition mesurée de l’eau, la qualité visée du produit ou du rejet, l’objectif de récupération et une solution adaptée pour la gestion du concentrat.
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Dernière révision : par Lenntech.
Sources et lectures complémentaires
- OMS : concentrations de bromures dans l’eau douce, l’eau de mer et l’eau dessalée
- PubChem / HSDB : propriétés et solubilité du bromure de sodium
- PubChem : propriétés et solubilité du bromure de potassium
- PubChem / HSDB : solubilité du bromure de calcium
- PubChem / HSDB : solubilité du bromure d’ammonium
- PubChem / HSDB : solubilité du bromure de zinc
- USGS : bromures dans les eaux naturelles et les saumures
- SLB : saumures claires pour les opérations de complétion et de reconditionnement des puits
- Santé Canada : références sur la formation de bromates et le traitement membranaire
- Archives de l’EPA des États-Unis : récupération industrielle du brome à partir de saumures