Les produits chimiques et le traitement de l'eau

Les algicides sont des produits chimiques qui détruisent les algues bleues et vertes lors de leur addition à l'eau. Nous pouvons citer par exemple le sulfate de cuivre, les sels de fer, les résines de sels d'amine et le benzalkonium de chlore. Les algicides sont efficaces contre les algues mais ne sont pas vraiment utilisables pendant le développement des algues pour des raisons environnementales.
Le problème avec l'utilisation des algicides est qu'ils n'éliminent pas les toxines créées par les algues avant leur destruction.

L'écume est la formation d'une masse de bulles lors de la mise en contact de gaz dans un liquide. Autour des bulles se constituent des couches de film résistantes qui forment l'écume.
La raison de la formation des bulles est un problème compliqué de la chimie des solides, mais nous savons d'ores et déjà que l'existence de l'écume est un problème important pour la qualité des produits et les opérations des procédés industriels. Si l'écume n'est pas suffisamment surveillée, elle peut causer des dommages et réduire la capacité des équipement en augmentant le temps des processus. Les mélanges d'anti-mousse contiennent des huiles combinées avec de petites quantités de silice. Ils détruisent l'écume grâce à deux propriétés de la silicone: l'incompatibilité avec des systèmes aqueux et sa facilité de diffusion. Les composés destructeurs d'écume sont disponibles aussi bien en poudre qu'en émulsion de produit pur.

Se reporter au paragraphe concernant les désinfectants.

Des informations détaillées sur les biocides sont également disponibles ici.

Ces produits chimiques ont pour but d'accroître l'efficacité des bouilleurs et d'augmenter le transfert de chaleur entre autre. Ils sont utilisés pour les applications suivantes:

· Anti-tartre / Anticorrosifs
· Oxyvore.
· Destructeur d'écume/ Anti-mousse
· Contrôle de l'alcalinité de l'eau.

Pour le choix d'un coagulant, les ions positifs avec une valence importante seront préférés. Généralement, on utilise l'aluminium et le fer sous forme de complexes ioniques Al₂(SO₄)^3- et FeCl₃ ou Fe₂(SO₄)^3-. La coagulation dépend de plusieurs paramètres, tels que la dose de coagulant, le pH et la concentration en colloïdes. Pour réaliser une correction/ajustement du pH, il est possible d'utiliser Ca(OH)₂ comme co-adjuvant de floculation.

Pour plus d'informations sur les coagulants se reporter à notre page sur les coagulants et floculants.

La corrosion est un terme générique qui désigne la conversion d'un métal en un composée soluble. La corrosion d'un métal peut induire de nombreux problèmes pour les systèmes de chauffage d'eau et des pertes d'efficacité de différents systèmes. Les anticorrosifs sont des produits chimiques qui réagissent avec une surface métallique, lui donnant ainsi un certain niveau de protection. Les anticorrosifs vont former une couche protectrice à la surface du métal à protéger.

Il existe cinq types d'anticorrosifs:

1) Les agents de passivation. Ils causent une modification du potentiel de corrosion du métal, en forçant la surface du métal à entrer dans une phase passive. Par exemple, nous pouvons citer les anions oxydants comme le chrome, nitrites et nitrates et des ions non-oxydants comme le phosphate. Ces anticorrosifs sont les plus efficaces et donc les plus répandus.
2) Les anticorrosifs cathodiques. Certains composés de l'arsenic et de l'antonyme combinent et déchargent l'hydrogène. D'autres anticorrosifs cathodiques comme le calcium, le zinc ou le magnésium peuvent précipiter comme des oxydes pour former une couche protectrice du métal.
3) Les anticorrosifs organiques. Lorsqu'ils sont présents à une concentration suffisante, ils peuvent agir sur l'entière surface du métal corrodé. Les anticorrosifs organiques protègent le métal en formant un film hydrophobe à la surface du métal.
4) Les anticorrosifs induisant des précipitations. Ces composés provoquent la formation de précipités à la surface du métal, ces derniers fourniront un film protecteur du métal.
Les anticorrosifs les plus connus de cette catégories sont les silices et les phosphates.
5) Anticorrosifs volatils. Ces composés sont transportés d'un environnement proche jusqu'au site de corrosion par volatilisation depuis leur source. Par exemple, parmi les anticorrosifs volatils, on compte la morpholine et l'hydrazine ainsi que des sels tels que les sels de dicyclohexylamine, de cyclohexylamine et d'hexaméthylène-amine. Au contact de la surface du métal, les vapeur de ces sels se condensent et sont hydrolysées par l'humidité en libérant des ions protecteurs.

Les désinfectants tuent les micro-organismes indésirables présents dans l'eau. Il y a différents types de désinfectants:
· Chlore (dose 2-10 mg/L)
· Dioxyde de chlore
· Ozone
· Hypochlorite de sodium

Désinfection au dioxyde de chlore
Le dioxyde chlore ClO₂ est principalement utilisé comme un désinfectant primaire pour les eaux de surface ayant des problèmes d'odeur et de goût. C'est un biocide efficace pour des concentrations aussi petites que 0.1 ppm et sur une large gamme de pH. Le dioxyde de chlore pénètre la paroi de la cellule bactérienne et réagit avec les acides aminés vitaux contenus dans le cytoplasme de la cellule pour détruire les organismes. Le sous-produit de cette réaction est le chlorite.

Le dioxyde de chlore désinfecte selon le même principe que le chlore, cependant, contrairement au chlore, il n'a pas d'effets nocif sur la santé humaine.

Désinfection à l'hypochlorite de sodium
L'hypochlorite de sodium est appliqué de la même façon que le dioxyde de chlore ou que le chlore. L'hypochlorination est une méthode de désinfection qui n'est plus souvent utilisée depuis qu'une agence environnementale a prouvé que l'utilisation d'hypochlorite de sodium pour la désinfection de l'eau était la cause de la consistance du bromate dans l'eau.

Désinfection à l'ozone
L'ozone est un très fort media d'oxydation, avec un temps de vie remarquablement court. Il s'agit de molécules de dioxygène avec un atome d'oxygène supplémentaire pour former O₃. Quand l'ozone rentre en contact avec les odeurs, les bactéries ou les virus, l'atome d'oxygène supplémentaire les décompose directement par oxydation. Le troisième atome d'oxygène de la molécule d'ozone est ainsi perdu et seule la molécule de dioxygène reste.

Les désinfectants peuvent être utilisés dans différents secteurs industriels. L'ozone est utilisé dans l'industrie pharmaceutique, pour la potabilisation de l'eau, pour le traitement de l'eau de process, pour la production d'eau ultra-pure et pour la désinfection des surfaces.

Le dioxyde de chlore est essentiellement utilisé pour la potabilisation de l'eau et pour la désinfection des tuyauteries.

Chaque technique de désinfection a ses avantages spécifiques et ses propres domaines d'application. Certains de leurs avantages et désavantages sont répertoriés dans le tableau ci-dessous:

Des floculants sous forme de polymères solides en suspension sont utilisés pour promouvoir la formation de liens entre les particules et ainsi favoriser la formation de flocs dans l'eau. Ces polymères ont un effet très spécial qui dépend de leur charge, de leur poids moléculaire et de leur degré de ramification. Les polymères sont solubles dans l'eau et leur poids moléculaire varie entre 10⁵ et 10⁶ g/ mol.

Pour plus d'informations sur les floculants se reporter à notre page sur les coagulants et floculants.

Dans le but de neutraliser les acides et les bases, il est possible d'utiliser une solution d'hydroxyde de sodium (NaOH), de carbonate de calcium, ou de la chaux en suspension (Ca(OH)₂) pour augmenter la valeur du pH. Par contre, si le but est de diminuer la valeur du pH, il est préférable d'utiliser de l'acide sulfurique (H₂SO₄) ou de l'acide chlorhydrique diluée (HCl). La réaction de neutralisation provoque une augmentation de la température.

Le procédé d'oxydation chimique nécessite l'utilisation d'oxydants chimiques pour réduire le niveau de la DCO/DBO, et pour éliminer les composés oxydables inorganiques et organiques.

Une large variété de produits chimiques sont disponibles sur le marché. En voici quelque uns:
· Peroxyde d'hydrogène
· Ozone
· Combiner l'ozone et le peroxyde d'hydrogène
· Oxygène

Peroxyde d'hydrogène
Grâce à ses propriétés d'oxydant efficace, puissant, versatile et non dangereux, le peroxyde d'hydrogène est largement utilisé. Les principales applications de H₂O₂ sont l'oxydation pour l'aide au contrôle des odeurs et de la corrosion, l'oxydation organique, l'oxydation métallique et l'oxydation toxique. Les polluants les plus difficiles à oxyder nécessite un traitement au peroxyde d'hydrogène avec l'utilisation d'un catalyseur tel que le fer, le cuivre le manganèse ou un autre métal de transition.

Ozone
L'ozone n'est pas seulement utilisé comme désinfectant. Il peut aussi aider à l'élimination de polluants de l'eau par oxydation. Ainsi, l'ozone purifie l'eau en décomposant les polluants organiques et en convertissant les polluants inorganiques sous une forme insoluble. Ils pourront alors être éliminés par filtration. Les systèmes d'ozone peuvent éliminer jusqu'à 25 polluants.

Les produits chimiques pouvant être oxydés à l'ozone sont:
· Les halogènes organiques absorbables;
· Les nitrites;
· Le fer;
· Le manganèse;
· Le cyanure;
· Les pesticides;
· Les oxydes d'azote;
· Les substances odorantes;
· Les hydrocarbures chlorés;
· Les PCB.

Oxygène
L'oxygène peut également être utilisé comme oxydant, par exemple pour l'oxydation du fer et du manganèse. Les réactions qui ont lieu lors de l'oxydation par l'oxygène sont sensiblement similaires.

Pour le fer et pour le manganèse:
2 Fe²⁺ + O₂ + 2 OH^- -> Fe₂O₃ + H₂O
2 Mn²⁺ + O₂ + 4 OH^- -> 2 MnO₂ + 2 H₂O

En raison de leurs puissantes propriétés réductrices, les oxyvores sont indispensables pour le dégazage chimique de l'oxygène dissous. Il existe différents types d'oxyvores comme ceux à base de sulfite de sodium et de catalyseurs métalliques, d'hydrazine catalysée, à base de bisulfite d'ammonium et de catalyseurs métalliques. En éliminant l'oxygène ils permettent d'empêcher toute réaction d'oxydation dans l'eau ou les autres liquides.
Les oxyvores peuvent être volatils ou sous forme de sels non-volatils. Les sels contiennent souvent des composés catalytiques dont le but est d'améliorer la réaction de dissolution de l'oxygène (par exemple le chlorure de cobalt).

L'eau municipale est souvent sujette à un ajustement du pH dans le but de prévenir la corrosion des tuyaux et des systèmes de distribution de l'eau, ainsi que d'empêcher la dissolution de plomb. Durant le traitement de l'eau, la valeur du pH est régulée par ajout de base ou d'acide. Pour acidifier (diminuer le pH), il est possible d'ajouter de l'acide chlorhydrique (HCl) ou sulfurique (H₂SO4). Pour neutraliser l'eau légèrement acide, la soude caustique (encore appelée hydroxyde de soude, NaOH) est utilisée.

Les résines des échangeurs d'ions ont besoin d'être régénérées après utilisation de manière à pouvoir être réutilisées. Lors de l'utilisation de l'échangeur d'ions, des problèmes d'encrassement apparaissent. Les polluants entrant dans la résine ne sont pas enlevés lors de la régénération, c'est pour cela que les résines doivent préalablement lavées avec des produits chimiques avant la régénération.

Les produits chimiques qui sont utilisés peuvent être par exemple le chlorure de sodium, le chlorure de potassium, l'acide citrique et le dioxyde de chlore.
Le dioxyde de chlore permet d'éliminer les polluants organiques des résines des échangeurs d'ions.

Le tartre est un précipité qui se forme au niveau des surfaces en contact avec de l'eau. La réaction chimique qui provoque la précipitation du carbonate de calcium est largement favorisée par l'élévation de la température qui, en libérant du gaz carbonique, accélère la précipitation du tartre.

Nous pouvons citer comme exemple d'anti-tarte les esters phosphatés, l'acide phosphorique et les acides polyacryliquea ayant une charge moléculaire faible.