0omaines d'existence des chloramines et des...

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Revue frangaise des SGIEI|GES llE L'EAU, 3 ll984l I l3-136 0omaines d'existence des chloramines etdes bromamines Application au traitement des eaux Domains of existence of chloramines and bromamines Application to water treatment M. SOULARD, F. BLOC, A. HATTERIR* R6sum6 L'anatyse spectrophotom6tr.ique UV des chloramines et des bromamines, obtenues par m6tangede solutions aqueusesd'haLo- gdne et d'ammoniaque, a permis d'6tabLir des diagrammes d'exis- tence des diff6rentes espdces en fonction du pH et de log R 1p = [ Hatogdne initiaL] /[ Ammoniac initiaL] ). Ces diagrammes srintenpnetent au moyen d'un moddLe faisant intervenir des r6actions d'6quiIibre entre Les diverses espdces. Un accord satisfaisant est obtenu entre Les teneurs caLcuL6es et mesu- r6es pour Les diff6rents compos6s chLor-6s et brom6s- Ces resuttats s'appLiquent au traitement des eaux oar Les hato- gdnes. Le taux d'haLogdne r.6sidueL et sa distribution entre Les espdces peuvent 6tre prevus. ILs diffdrent seton La nature des eaux i d6sinfecter et Les quantit6s d,ammoniac qu'eILes contiennent. 0n peut en deduire Ies conditions ootimums. d'obtention d' une 6purat ion eff .icace. Summa ry UV spectnophotometric anatysis of chLoramines and bromamines produced by mixing aqueous haIogen and ammon.ia sotut.ions, aILowedto estabLish diagramsof existence for the various species as a function of pH and tog R (R = [initiaL haLogen]/ IinitiaL arnmonia] ). These diagrams are interpreted by us.ing a modeI invoIving rev,-'rsibLereactions between the different Service de Chimie lli.n6ra.Le f4in6raux - U.A, CNRS 04-428 68093 MULHOUSE Cedex. Appliqu6e - Laboratoire de lvlat6riaux - Ecole Nationale Sup6rieure de Chimie - frfi$EAU D$tffiilrrn$l ? g 0cT. fgE6

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Revue frangaise des SGIEI|GES l lE L'EAU, 3 l l984l I l3-136

0omaines d'existence des chloramineset des bromaminesApplication au traitement des eaux

Domains of existence of chloramines and bromaminesApplicat ion to water treatment

M. SOULARD, F . BLOC, A . HATTERIR*

R6sum6

L ' a n a t y s e s p e c t r o p h o t o m 6 t r . i q u e U V d e s c h l o r a m i n e s e t d e sb r o m a m i n e s , o b t e n u e s p a r m 6 t a n g e d e s o l u t i o n s a q u e u s e s d ' h a L o -g d n e e t d ' a m m o n i a q u e , a p e r m i s d ' 6 t a b L i r d e s d i a g r a m m e s d ' e x i s -t e n c e d e s d i f f 6 r e n t e s e s p d c e s e n f o n c t i o n d u p H e t d e l o g R1 p = [ H a t o g d n e i n i t i a L ] / [ A m m o n i a c i n i t i a L ] ) . C e s d i a g r a m m e ss r i n t e n p n e t e n t a u m o y e n d ' u n m o d d L e f a i s a n t i n t e r v e n i r d e sr 6 a c t i o n s d ' 6 q u i I i b r e e n t r e L e s d i v e r s e s e s p d c e s . U n a c c o r ds a t i s f a i s a n t e s t o b t e n u e n t r e L e s t e n e u r s c a L c u L 6 e s e t m e s u -r 6 e s p o u r L e s d i f f 6 r e n t s c o m p o s 6 s c h L o r - 6 s e t b r o m 6 s - C e sr e s u t t a t s s ' a p p L i q u e n t a u t r a i t e m e n t d e s e a u x o a r L e s h a t o -g d n e s . L e t a u x d ' h a L o g d n e r . 6 s i d u e L e t s a d i s t r i b u t i o n e n t r eL e s e s p d c e s p e u v e n t 6 t r e p r e v u s . I L s d i f f d r e n t s e t o n L a n a t u r ed e s e a u x i d 6 s i n f e c t e r e t L e s q u a n t i t 6 s d , a m m o n i a c q u ' e I L e sc o n t i e n n e n t . 0 n p e u t e n d e d u i r e I e s c o n d i t i o n s o o t i m u m s .d ' o b t e n t i o n d ' u n e 6 p u r a t i o n e f f . i c a c e .

Summa ry

U V s p e c t n o p h o t o m e t r i c a n a t y s i s o f c h L o r a m i n e s a n d b r o m a m i n e sp r o d u c e d b y m i x i n g a q u e o u s h a I o g e n a n d a m m o n . i a s o t u t . i o n s ,a I L o w e d t o e s t a b L i s h d i a g r a m s o f e x i s t e n c e f o r t h e v a r i o u ss p e c i e s a s a f u n c t i o n o f p H a n d t o g R ( R = [ i n i t i a L h a L o g e n ] /I i n i t i a L a r n m o n i a ] ) . T h e s e d i a g r a m s a r e i n t e r p r e t e d b y u s . i n ga m o d e I i n v o I v i n g r e v , - ' r s i b L e r e a c t i o n s b e t w e e n t h e d i f f e r e n t

Serv ice de Ch imie l l i .n6ra .Lef 4 i n 6 r a u x - U . A , C N R S 0 4 - 4 2 86 8 0 9 3 M U L H O U S E C e d e x .

App l i qu6e - Labo ra to i r e de l v l a t 6 r i aux- E c o l e N a t i o n a l e S u p 6 r i e u r e d e C h i m i e -

frfi$EAU D$tffiilrrn$l? g 0cT. fgE6

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1 1 4 Sc iences de L 'eau 3 ' no 2

s p e c i e s - S a t i s f a c t o r y a g r e e m e n t w a s f o u n d b e t w e e n c a t c u L a t e d

a n d m e a s u r e d v a L u e s f o r t h e d i f f e r e n t c h L o r i n a t e d a n d b r o m i -

n a t e d c o m o o u n d s . T h e s e r e s u l t s a p p L y t o t h e u ' a t e r t r e a t m e n t

b y h a t o g e n s . T h e c o n t e n t o f r e s i d u a t h a t o g e n a n d i t s d i s - t l i - -

b u t i o n b " t " " " n t h e s p e c i e s c a n b e p r e c i i c t e d - T h e s e a r e d i f f e -

r e n t a c c o r d i n g t o t h e k i n d o f t h e w a t e r t o d i s i n f e c t a n d t h e

a m o u n t s o f a m m o n i a i n i t . I t i s p o s s i b t e t o d e d u c e t h e o p t i -

m u m c o n d i t i o n s i n o r d e r t o g e t a n e f f i c i e n t p u l i f i c a t i o n '

I NTRODUCTI ON

Le chlore ou Ie brome sont d.es agents oxydants et germicides 6prouv6s

pour Ia d6sinfect ion des eaux, La mise en solut ion aqueuse 9 'un halo96ne

(x = c l ou B r ) , f a i t appa ra i t r e , i c6 t6 de Xz , l es f o rmes Xa , HXo e t

XO (halogCne l - ibre) , dont les proport ions respect ives peuvent €tre

cal-cu16es et mesur6es.

En p r6sence de subs tances azo t6es (ammon iac , u r6e , ac i des am in6s " ' ) ,

i l se forme notamment des halog6namines : NHzX, NI lXzr NX: et des d6r iv6s

N-halog6n6s (halog€ne conrbin6) - ces m6langes 6tant complexes, nous avons

d'abord f imi t6 I '6 tude aux syst€mes chlore ou brome-armoniac-eau. Dans

ces systdmes, Ie type d 'halog6nanine obtenu d6pend surtout de la concen-

trat ion en halogene in i t ia l par rapport d cel l -e en ammoniac in i t ia l '

c 'est- i -d i re du rapport mofaire p = [nal iJ / [ammil ; i l est aussi

fonct ion du pH du mit ieu et d 'autres grandeurs maintenues constantes

(temp6rature, 6cla i rement, espCces 6trangEres oxydo-r6ductr ices ou

catalyt iques). Ainsi , d une vafeur donn6e de pH et pour des rapports

R croissants, Ia mono-, Ia d i - , puis Ia t r ihal-og6namine, et enf in

1 'halogdne l ibre pr6dominent successivement. Par a i l leurs, pour R f ix6 '

NH2X est pr6pond6rante en solut ion alcal ine ; en rn i l ieu neutre, les

m6langes comportent une forte proportion d.e NHXz, tandis que NX3 d'evienL

pr6pond6rante en mi l ieu acide (6A1AL-6ORCHEV et MORRIS, 1965) [1] .

Nous proposons d ' interpr6ter ces fa i ts par un rnoddle de r6act ions

6qui l ibr6es. La connaissance des constantes d '6qul t ibre permet le calcul

des tener:rs de toutes les esp€ces pr6sentes dans des condi t ions d6ter-

min6es de temps, de temp6rature, de pH et du rapport R. Ces valeurs

th6or iques de concentrat ions en espdces, rassembl6es sur des diagrammes '

peuvent 6tre confront6es avec les va]eurs exp6r imentales d6dui tes

pr incipalement de mesu).es d 'absorpt ion UV-

Ouere son aspect th6orique, le moddle 6labor6 pr6sente un int6ret

prat ique, car i l - permet Ie calcul- des teneurs en espdces Pour des

concentrations initiales en halogEne et en annmoniac, qui peuvent 6tre

tres var iables selon Ia nature des eaux t ra i t6es. Les courbes de taux

d'halogene r6siduel en fonct ion de celu i d 'halogdne in i t ia l (courbes

de "break point") , peuvent 6tre compl6tSes par les taux de dist r ibut ion

en esp€ces" Les pr6vis ions et les cons6quences sur I 'explo i tat ion et

I 'am6l iorat ion des proc6d6s d '6purat ion seront enf in d iscut6es'

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Chloratnines et bv,omatnznes 1 1 5

I - p n n r r E E X P E R T M E N T A L E

1-1 P r6pa ra t i on des so lu t : i ons

Des solut ions m€res d 'ha. log€ne sont pr6par6es par d issol-ut ion duchlore gazerxx ou du brome l iquide dans de I 'eau bipermut6e, et sontt i t r6es par iodom6tr ie au th iosul fate avant chaque ut i l isat ion. El lessont ensui te d i lu6es aux e:nvi rons de 5 x 10- 'M pour const i tuer lessol-ut ions drhalogEne in i t j .a l . Les solut j -ons d 'halog6namines sont obte-nues en m6langeant, en mi l . ieu tampon, des solut ions d 'halogene in i t ia let de sul fate d. 'ammonium i .n i t ia l .

I - 2 Techn iques d 'ana l yse

Les di f f6rentes formes c l rhalogdne, poss6dant toutes un groupe chromo-phore (cALAr-coRcHEV et MC)RRrS, 1965) [1] , (METCALF, 1952) [6] , sontidentifi6es essentiel-Iemerrt par spectrophotom6trie UV au moyen d'unmontage modulai re d doubl<: fa isceau (SOULARD et aL. , 1983) [13] . Lesespdces r6duct ib les, sont t aussi analys6es par vol tammStr ie en r6gj-mede di f fus ion stat ionnaire, au moyen d. 'un montage potent iostat ique dtrois 6lectrodes " Ces deu>i techniques de mesure ont 6t6 coupl6es surune cel- lu le i c i rculat ion, qui assure des concentrat ions locales,constantes en compos6s, et : permet la caract6r isat ion drespaces instables(SoULARD et aL. , 1977) l9 ' .1. Les di f f6rentes solut ions d 'halogenes etd 'halog6namines (au degr6 d 'oxydat ion + I ) sont en outre suscept ib lesdroxyder de nombreux com;xrs6s aromatiques en d6veloppant une coloration.Malgrd une fa ib le sdlect i r r i t6 v is-d-v is des di f fdrentes espdces, cet tepropri6t6 est mise a profj-t pour leur dosage colorim6trique (SOULARD

e t a L , , 1 9 B t ) [ 1 0 ] .

2 - o tnoRAMMES o 'Eou l - rBRE

2- I D iag ranmes d '6qu i l i b re des d i f f 6 ren tes f o rmes d 'ha logdne aqueux

En I ' a -bsence d ' ammon iac , l ' ha l ogdne ex i s t e dans I ' eau sous l esformes Xl , Xz, HXO et XO qui r6sul tent des rdact ions d 'Equi l ibresutvantes :

- la formation du trihalo(I6nure

X z + X ? x ;

- l 'hydrolyse de I 'halogE:re

a v e c K ' = [ x r ] t x - l l t x l l

X + H z O ? l l x O H ' + X K = [ H X o ] [ n - ] [ x - ] Z l x z l

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1-16 Sciences de L'eau 3, no 2

- la d issociat ion de f 'ac lde hypohalog6neux

Hxo + H+ + xo- r . = [n+J [xo- ] / [nxo]

En outre, l -a lo i de conservat ion de x+I p.r . . t de re l ier les d i f f6-

rentes concentrations par leur somme, sel-on :

l na r . l = t x l l + [ x2 ] + [HXo ] + [ xo - ]

on obt ient a insi un systeme l in6aire de 4 6quat ions d 4 inconnues'

dont la r6solution fournit la concentration de chaque forme. En fixant

Ia concentrat ion en X , on peut t racer, en fonct ion du pH, des courbes

de dist r ibut ion des di f f6rents const i tuants des systEmes halogene-eau,

expr imes en pourcentage molai re de I 'halogene in i t ia l ( f igure 1a - b) '

b

Figt*e 1Distxibution des diffdtentes formes des sgstdmes VnLogdne-eau

en fonction du PH

f = 2 5 " C , t X - ] = 5 x 1 0 - 3 y l a : s y s t E m e c h l o r e - e a u

b : sYs tdme b rome-eau

ces courbes ddterminent des zones de pH ol] certaines formes pr6do-

minent. La l imi te de pr6pond6rance entre deux esp€ces est def in ie par

Ia courbe d ' isot i t re, correspondant d un taux de 50 t en HaI i pour

chaque espece consid6r6e. A part i r des exPressions des constantes d '6qui-

l ibre pr6c6dentes. Ies 6quat ions des cor: rbes d ' isot i t re peuvent s '6cr i re

en fonct ion du pH et de 1og [X-] . f f fes sont reprdsent6es par des droi tes

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ChLoranines et bromotnznes 1 1 7

d6sign6es par ct . , B, y, D, , e, ( f igure 2 a-b)of une estr€ce donn6e pr6<1onine. Par exemple,HXO (courbe o) a pour 6quatj-on :

log [x- ] = pH - log K

Celle entre HXO et XO ., indEpendante de [Xsimplement par :

qui d6limitent des domainesla f ront iCre entre X2 et

- ] ( cou rbe $ ) s ' exp r ime

pH = -Iog Ka = IlKa

F'fowe 2Domaines thdoriques de prdponddz,ance des diffdrentes ;formes d' VnLog)ne

aqueu.r en fonction du pH et de Log lX )

T = 25 "C a : s vs tDme ch lo re -eau b : sys tdme brome-eau

2-2 D iag rammes d 'ex i s tence des ha logEnes e t des ha logEnamines

En presence d 'ammoniac, outre les d i f f6rentes formes d 'halogEne l ibre,examin6es pr6c€dernnent, :Les trois types d'halogdnamines interviennentet conpliquent les 6quil:Lbres.

2-2-1 Etabiissenent des diagtammes

En 1971, JOHNSON et OVIiRBY [2] ont pub1i6 un diagranrDe qualitatif(figule 3), indiquant lel: domaines de pr6dominance du brone et des broma-nines en fonction du pH r3t du logaritlme du rapport R. Sur de nornbreux

- - * t i

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1 1 8 Sciences de Lteau 3, no 2

essais, des analyses nous ont permis de v6r i f ier les l imi tes des domaines

relatifs aux bromamines, et surtout de compl6ter les travaux des auteurs

pr6c6dents, en apportant des pr6cisions quantitatives conme Ia d6ter-

mination de la teneur des espdces d I'int6rieur de ces domaines (SOIILARD

e t aL . , 1981 ) [ 11 ] . r , a meme m6 thode a 6 t6 auss i adop t6e pou r I ' 6 t ude

des chloramines.

tr'igure 3

Domaines erp,rimentau.r de prdpond,,rarrce du brome et des bromamines

en lonition du pH et de Log R, selon Johnson et )uerby [2J

pour permettre une vue d'ensenrble et une interpr6tation des r6sultats

d,analyse, des diagrarnmes d 'existence des espdces sont repr6sent6s dans

un repdre i t ro is d imensions. En-abscisse' on porte Ie pH' en ordonn6e

1og R et en cote Ia teneur en X+a d 'une esp6ce d6termin6e, combin6e ou

non i I 'azote. On peut ddf in i r Ia teneur par le rapPort ( ts) de Ia

concentrat ion molai re en halogdne X+I de 1 'espdce consid6r6e, a cel le

de I 'ha1og€ne de d6part [Hal i ] , a part i r de la r6act ion de bi lan :

HaIi + Anni +

halogdne amnoniacin i t ia l in i t ia l

N X g + N H X z + N H 2 X----halog6ne combin6

16siduel

x l + x z + H x o + x o-\-----h r ' l a a A n o I i h r ar r e 4 v Y v r r v - + ' - v

16siduef

X - + N 2 + . . . + N H g + N H f-1--- ..+

produit. de ammoniac r6siduel

d6composition

Ainsi :

I x+r sous forme Nx3

t x+I sous forme NHX2 =

* x+r sous forme NHzx =

100 x 3 [ l lxa] , / [nar t ]

roo x 2 [unxz] / [uaf t ]

t oo I l r szx ] / [ xa r i J

? x* r sous fo rme d 'ha loqcne l ib re = 1oo( lxg ] + [xz ]+ [nxo ]

NHBr, ,/ NH2Br

+ [xo- ] ) , / [nar iJ

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Chloxamt nes et bz.omamines 1 1 9

% x+ r d6compos6 = 1OO 1 [Ha ] i J - 3 [Nxg ] - z [ r . r nxz ] - [Nnzx ]

Ihatogdne l ib: :e] ) , / [uar1 ]

Les teneurs port6es sur: les diagrammes (figure 4 a-b) r6sultent demesures ef fectu6es e 25 ' 'C, aprds un temps de contact d 'environ10 minutes entre les r6ac: t i fs . Dans Ie p lan pE- log R, des courbesindiquent des teneurs queLsi 6gales (50 s ae x+I) entre deux esp6ces,lorsque fe taux des autr<:s espEces peut €tre n6g1ig6. Ces courbes exp6-r imentales dr isoteneur d( l l imi tent a insi des zones de pr6pond6ranced. 'un compos6 part icul ier . Par exemple, au-d.essus de fa cor: rbe passantpar les points ABC, NX3 ;r r6domine, tandis quren-dessous drune diagonaleDE, NHzX existe en for te proport i .on. Dans la zone interm6diai re, ladihalog6namine se forme l>ref6rent ie l lement, mais e l le est t rCs instablel-es taux de d6composition peuvent atteindre 60 E pour NHCI_2 et ddpasser90 I pour NHBr2.

2-2-2 Interpr4tat ion

Ces diagrammes peuvent se just i f ier selon un mod61e de r6act ionsdr6qui l ibre entre les d i l : f6rentes espdces, sans fa i re intervenir leurd6composition. La comparerison des teneu.rs exp6rimentales et th6oriquesn6cessi te l -e cal-cul d.es concentrat ions en : X2, HXO, XO , NHzX, NHXz,NX3, NH3 et wHf, a lEr t i r des donn6es suj ,vantes , lnat iJ , [aomiJ, [x- ] ,Ie pH et les val-eurs des constantes d'6quilibre d'un rninimu.ui de r6ac-t ions. Nous avons chois i les 6qui t ibres permettant de re l ier entreel les l -es di f f6rentes corrcentrat ions j -nconnues, par les 6quat ions l -esplus s imples, d. savoir :

- 1 'hycl ro lyse de 1r halogt ine

x2 + H2o + HXO r .H+ + X - a v e c K = [ n x o ] [ n + ] [ x - ] / [ x z ] ( 1 1

- Ia d issociat ion de 1 'A<: ide hypohalog6neux

H X O ? H + + X O

- la basic i td de l 'ammoni-ac

* t

NH3 + H lf NHa

- 1'hydrolyse de Ia monotralog6namine

x- = [u+ ] [xo- ] / [ sxo ]

$ = [ N H [ ] / [ r c H : ] [ i r + ]

e)

( 3 1

N H z X * H 2 O ? N H r i + X O Khm = tNgi l [xo- ] / l r . rnzx j tq l

- l-a transformation de ler mono- en dihaloq6namine

2 N H 2 x + n + 1 u n > r 2 + l t n d r *u = [ uHxz ] tus f l / t nnzx l2 [H+ ] (51

- Ia transfornati.on de 1;r di- en trihaloq6namine

3 N H X 2 + n + ? 2 m l a + l U i t ru . = [wxa] ' z Inn f ] / t r ,n rx r l3 [s+ ] (o l

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ligure 4a

(n( l

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(\0)

s"(\

(\

o

Ft4uz,e 4Diaq?omes eadriment'aur dtex'Lstence dre.\VnlogAnes et des LnLogdrnnines en fonction du pH et d.e Log R. Teneur ,I trux,l,B i rnxz l ,@t$n rx l ,@f t ' a rogane t l b re ) , [ ] , : e .o rpos i t l on ) , r = z i oc , t = t o m in , t lm i t e de p r6pond6 rance : * * , t i l i i t . - -

5 x 1 0 - - l 4 , t x f l > 1 x 1 0 - * t 4 , a r s y s t B m e c h l o r e - a n m o n i a c - e a u , b : s y s t E m e b r o m e - a m m o n i a c - e a u

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Eigare 4b tenour (7)

Figure 4

fraOratrnes#rpdrinentaun dtexistence des-fuLogines et des LnLogdnines en fonction r lu pH et d.e Log F. Teneur , l(r ' lx,),W ( N H X 2 l , f f i ( N 1 2 x ) , 1 ! f l ( h a l o g E n e l i b r e J , L l I d 6 c o m p o s i t i o n ) , T = 2 5 o C , t = 1 0 m i n , l i m i t e d e p r 6 p o n d 6 r a n c e : * * , [ H a f 1 ] =

5 x 1 0 - ' l ' 1 , t x i J > - l x 1 O - " 1 1 , a ; s y s t d m e c h l o r e - a m m o n i a c J e a u , b : s y s t i m e b r o m e - a m n o n i a c - e a u

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1 2 2 Sclences de L 'eau 3 , no 2

Par ai l feurs, fa 1oi de conservat ion de Ia masse perrnet d 'expr imer Ia

conse rva t i on de I ' ha l oqEne X+ I e t de I ' a zo te sous t ou tes ses f o rmes .

l e m r n l J = [ w H r ] + [ N r i f ] + [ r s z x ] + [ N H x z ] + [ N x 3 ] ( 7 1

l n a r i ] = l t r ] + [ n x o ] + [ x o - ] + l n s z x ] + 2 [ n n x z ] + 3 [ N x g ] t a t

Ce systeme non f in6aire de B 6quat ions a I inconnues est r6solu au

moyen d ' r rn progranme de calcul sur ordinateur (SOULARD, I9B2) l l2 l '

eour s i rnpl i f ier le syst6me, Ia concentrat ion en Xl est n6gl ig6e, ce qui

est just i f i6 par les condi t ions op6ratoi res, notanment Ia fa ib le concen-

t r a t i on en X - u t i l i s6e .

2-2-3 Courbes d ' isoteneur et vaLeuts des consxantes

La connaissance des valeurs des diverses constantes Ki j est n6cessaire

pour la r6solut ion du systdme. certa ines sont des donn6es bib l iogra-

nh io r r cs : l c s a r r l ' r es son t d6 te rm in6es en i den t i f i an t l es l im i t es exp6 -r r r + Y q s v

r ixnentales de pr6pond6rance sur les d iagrammes d 'existence des halog6na-

mines (courbes ABc, DE de Ia f igr : re 4) , avec les expressions des courbes

th6or iques dr isoteneur.

Cel les-c i sont obtenues_a part i r du systEme d'6quat ions pr6c6dent '

en prenant les espEces X+f deux d der:x et en leur attlibuant une teneur

de 50 % de I 'halogEne in i t ia l . Dans l -e tableau 1 sont regroup6es Ies

6quat ions des courbes th6or iques d ' isoteneur entre 2 especes halog6n6es,

ainsi que Ies valeurs d.es constantes d '6qui l ibre de r6act ion re l iant

les deux espdces consid6r6es. On constate que Ies di f f6rentes courbes

d r i so teneu r : a , b , c , . . . m , d6penden t du pH , de R ' des concen t ra t i ons

en I I a l , e t en x - . Donc , en f i xan t [Ha t1 l e t [ x - ] , t ou tes ces cou rbes

th6or i {ues d ' j .soteneur 1 a ' b ' c , . - . m, peuvent 6tre t rac6es d,ans un

<i,iagramme bidimensionn"i "n

fonction du pH et de log R. ceci permet

l_ ' interpr6tat ion des domaines exp6r imentaux des hatogenes et des hafo-

g6namines, et notamnent Ie diagramme de Johnson et Overby relatif aux

bromamines "

2-2-4 Domaines de pr6doninance des espdces

Les f igures 5a et 5b, re lat ives aux chloramj-nes et aux bromamines

respectivement, permettent Ia comparaison des domaines th6oLiques et

exp6rirnentaux de pr6dominance des espdces' Les courbes th6oriques

d ' i so teneu r a , b , c , . . . m , son t po r t 6es en t r a i t f i n . Leu r pos i t j - on

rel_ative indique si 2 especes donn6es peuvent pr6dominer effectivement

dans l -e domaine de pH et de 1og R consid6r6" Dans ce cas, Ia courbe

th6or ique d ' isotener:r se confond avec 1a t imi te th6or ique de pr6pond6-

rance (repr6sent6e en t ra i t for t ) . Les I imi tes exp6r imentales des

zones de pr6pond6rance, re lev6es sur Ies diaqrammes d 'existence des

espEces sont report6es par des points 6to i l6s ' Dans 1 'ensemble, ces

l-imites th6oriques et exp6rimentales sont en bon accord"

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Tableatt 1

Courbes d ' isoteneur entre 2 espdces Valeurs des constantes d '6qui l ibre a 25 oC

Limiteentre

Courbe Equi l ibre Constante X = c l X = B T

X2 et HXO p H = I o s ( [ x - ] / K )

pE = -1og Ka

4 , 0 x 1 0 - +

4 , 0 x 1 0 - 8

" ̂ - 9t , z x r u

1 , 8 x 1 O - e

a (ct)

b ( B )

1 r72

M

M 2

M

K

v

- tt 4 'Kb 1 , 8 x 1 0 s

NH2X - NHX2

NHXz - NXg

NHzX - XO-

NHzX - HXO

NHXz - IIXO

NHXz - XO-

NX3 - HXO

NXs - XO-

NXs - Xz

NHX2 - X2

NH2X - X2

il

f

h

j

k

4

pH = Iog ( \oa * / t -0 ,75 R) 5

p H = I o g ( 0 , 5 6 K d t R / 1 - 0 , 4 1 7 R ) 6

p H = l o s ( K f l H a ] i l ( r / R - 0 , 5 ) / K e

pH = ros lxor . / [na t r ] (1 /R - 0 ,5 ) ]

p H = r o q [ r u . , / [ n a r r J ' ( t / x - o , 2 5 ) ]

p H = 0 , 5 t o s [ K a i [ i r a r i l 2 ( 1 / R - 0 , 2 5 ) ]

p H = r o g I t , : : r . . , / [ n a r r ] 3 { r , / n - o , L 6 ' 7 ) ]

p n = 0 , 3 3 r o g I t , s r . t [ H a r r J 3 t t , z n - o , t o r J

pH = O,2sLog l l ,33Krh [x - ]3 , / Har i l 3

( 1 / R - o , 1 6 7 ) 7

p H = o , 3 3 l o q k d h l x - 1 2 / [ H " r r J 2 0 / s - o , z s ) )

pH = 0 ,5 roq [ \ , ]h lx - l / lna t tJ (1 , /R - 0 ,5 ) l

Kh*

\'aKdt

\0"

K .cla

Kdi

Kt.

K- - t i

K . .t'n

Kar,

Kmn

4 ,O x lO -7

5 , 2 x 1 0 - 6

L , 7 x L O a

4 , 4 x l O !

1 , 0 x 1 0 r

1 , 9 x l O - s

5 , 8 x 1 0 2 8

5 , 5 x 1 0 - t o

4 , 3 x 1 0 4 o

1 , 0 x 1 0 r

1 , 2 x L O z

2 , 5 x | O a

t t t 1 x 1 O - 7 I ' t

l , t - l 8 x 1 0 7 l t l - t

t ' l - l 1 , 5 x l o s M - I

1 , 8 x 7 O z

5 , 5 x 1 0 1

M 2 , 8 x 1 0 - q M

1 , 9 x 1 0 3 0

M 2 6 , 2 x r o - r o M 2

4 , 9 x T O a a

t t t - ! r , 7 x l o l s M 4

M - 3 5 , 4 x 1 o I 2 M - 3

t'i-2 4 ,o x |os M-2

s"o5s

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(\cl-

trH

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k 1 x 1 0 - I q M 2

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124 Sciences de L'equ 3, no 2

Eigtue 5Domaines erpdrimentau.r et th1oriques de pz,dponddrance des VnlogDnes et

des Tnlogdrwnines en fonction du pH et de Log RL i m i t e s e x p 6 r i m e n t a l e s d e p r 6 p o n d 6 r a n c e : * * , c o u r b e s t h 6 o r i q u e s d ' i s o -t e n e u r : - , l i m i t e s t h 6 o r i q u e s d e p r 6 p o n d 6 r a n c e ; - [ p 6 1 r ] = 5 x 1 0 - ' , 1 y ,t X ; ] > 1 x ' 1 0 - 4 M , a : s y s t D m e c h l o r e - a m m o n i a c - e a u ,

b : systdme brome-ammoniac-eau

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ChLoz'anines et bz'omonines 1 9 <

Les courbes th6or iques j l ' isoteneur ont 6td caLculdes et t racdes pourdi f f6rentes concentrat ions en halog€ne in i t ia l . Par exemple, pour desconcentrat ions en CI i respect iveqent 6gales d 1 x 10- ' , 1 x 1O-) et1 x 10-7M, on obt ienf les domaines indiqu6s sur les f igures 6a, 6b et6c. On remarque un r6tr6cissement, successivement des domaines de latr i - , puis de la d i - et enf in de Ia monochloramine avec I raugmentat ionde la dilution en Cl;. Les bromamines pr6sentent un coxoportement iden-t ique*.

2-2-5 Partage de l ihalogdne x+I entre 7es di f f l tentes espdces

L!6tude des diagrammes i l rexistence des halogEnes et des halogenamines(f igure 4) , a.bord6e dans Ie p lan pH - log R, met en €vidence des zonesde pr6dominance ( f igures 5, 5) . El le est ic i entrepr ise dans 1es plansvert icaux, en examinant les teneurs des di f f6rentes esp€ces, soi t enfonction du pH pour R fix6, soit en fonction de log R a une valeur depH donn6e.

Le calcul des teneurs de chaque espdce a €t6 effectu€e en r6solvantpar i t6rat ion 1e syst6me i l requat ions d 8 inconnues (cf . S 2-2-2) , pourdes valeurs de pH variant de 0 i 14 et pour sj-x rapports molaires fix6s( R = 5 - 2 , 5 - I , 2 - O , 5 - 0 , 1 e t 0 , 0 1 ) . P a r e x e m p l e , l e s f i g T u r e s 7 a ,b, c, regroupent les d ist r ibut ions exp6r imentales (en t ra i t cont inu)et th6or iques (en point i l l6) du chlore et des chloramines en fonct iondu ptl pour 3 rapports molaires diffdrents. Pour pernoettre des compa-raisons avec les teneurs calcul6es, les teneurs exp6r imentales retenues(f igure 7) se rapportent a I 'halog€ne r6siduel , a lors que, dans lesdiagrarnnes drexistence ( f igure 4) , les teneurs 6ta ient rapport6es a1'halog6ne in i t ia l . Un accord sat is fa isant est aussi obtenu entre lesdistributions expdrimentale et th6origue du brome et des bromamines enfonction du pH (courbes non repr6sent6es), ou en fonction de log R(f igure 8) . Cet te derni€re pr6sentat ion des r6sul tats est mieux adapt6eque les pr6c6dentes pour I'application au traitement des eaux, or) Ie pHreste pratiquement constant, tandis que les concentrations en halogeneet en adnoniac peuvent 6tre trds differentes.

La teneur totale en halogCne et halog6namines r6siduels, indiqu6e parune courbe aux points 6toi16s sur les figures 7 et 8, permet des corr6-lat ions entre Ie taux de d6composi t ion, le pH, log R et I 'espCce pr6do-rainante. Ainsi , sur I rensenble des r6sul tats, la d6conposi t ion estbeaucoup plus marqu6e pour les bromamines que les chloranines ; elleaugmente avec la teneul en NHX2 et elle atteint un maximum por:rp H : 7 r 5 e t R = 1 r 5 .

Les calculs s 'appl iquent aussi a des solut ions t res di lu6es oD lesconcentrations ne sont pratiquement pas mesurables. Ainsi, Ies courbesde La figure 9 repr6sentent les teneurs caLcul6es en brome et en brona-mines pour des concentrations ile brome initial de plus en plus faibles :1 x lO -a , 1 x 10 -s e t 1 x l o -7 t r l . Pou r une d i l u t i on c ro i ssan te , l esteneurs en tri-, puis en di-, et en monobromamine dininuent successi-vement. On aboutit d des conclusions seriblables pour Ie chlore et 1eschloramines, dont Ie calcul de la distrilcution a 6t6 effectu6 dans lesro€nes conditions de concentration.

* c o u r b e s n o n r e p r 6 s e n t 6 e s , m a i s d i s p o n i b l e s s u r d e m a n d e a u x a u t e u r s [ i 2 ] ,

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t z o Sciences de Lt eau 3 n o 2

F'lgut,efnfLuence de La dilution en HaL". stttz.ance des espAces. Courbes th6oi iquesr i q u e s d e p r 6 p o n d 6 r a n c e : - , I C 1 - ]

b : [ c r t ] = 1 x 1 0 - 5 f l ,

6Ltdtendue des zones de prdpon&2-d ' i s o t e n e u r I - , l i m i t e s t h 6 o -

= 1 x 1 0 - 3 N , a : [ c _ r r ] = I x 1 o - 4 n ,c : I c r i J = 1 o - 7 t 4

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ChLoratnines et bromqnines 1 2 7

3 - npp l tcATIoN AU t tRtT ITEMENT DES EAUX

3- i D i s t r i bu t i on dbs ha logEnes e t des ha log6namines dans l es cond i t i onsde d€si nfect ion

Les figures 10a et 10b repr6sentent respectivement les courbes thSo-

r iques de dist r ibut ion des espdces chlor6es et brom6es, en fonct ion de

log R, dans les condi t :Lons habi tuel les de t ra i tement des eaux. Le calcul

est ef fectu6 en f ixant le pH i 7,5, en ut i l isant fes valeurs retenues a

25 oC des di f f6rentes ( lonstantes et sans fa i re intervenir 1a d6composi-

tion des espEces. Pour tenir compte de ce ph6nomene' nous avons super-

pos6, en point i l l6s, la teneur tota le en esp6ces dEdui te des diagrammes

drexistence. sur ces f :Lgu.res, le rapport molai re R est chois i corune

var iable, c 'est-a-di re colruDe [naf tJ = 1 x 10-- l l , Ia concentrat ion en

ammoniac est comprise entre les l lmi tes 1 x 10-oD'1 e 1 x 10- 'M. on

recouvre ainsi toutes .Les possib i l i t6s rencontr6es, a l lant des eaux

potables peu pollu6es ilux: eaux us6es ou r6siduaires tr6s pollu6es- Pour

R fa ib le, on observe d.r :s taux 6fev6s en NH2X (surtout pour le chlore)

et en NHx2 (surtout ponr Ie brome), a insi qu'une d€composi t ion beaucoup

plus roarqu6e dans Ie cies du brome. Ces r6sultats justifieraient Ia broma-

tion pour d6sinfecter les' eaux riches en arnmoniac, car 1Is conduisent d

des taux d'halog6namines r6siduelles beaucoup plus faibles gue dans Ie

cas du chlore. Pour 1o,t Il voisin de 0,2, un maximum de d5composition

tr6s net avec Ie chlore, est mis en 6vidence. I l correspond au point de

rupture, discut6 au paragJraphe suivant. Pour 0 < log R ( 1, toutes fes

formes coexistent , notarmtent Nx3, espCce ind6sirable, i r r i tante surtout

le compos6 ch1or6. Enf in, . pour log R > 1, I 'halogdne l ibre, forme Ia

plus souhai table pour Ia d6sinfect ion, devient pr6pond6rant" L 'act iv i t6

bact6r ic ide de l 'halogEncl l ibre, comparable pour Ie chlore et Ie

Urone [14] , est pr incipal-ement due i Ia forme HXo. Le Pouvoir v i ru l i -

cide d6pend de nonlcreux 1>aramEtres, notanrtent lr6tat d'agr6gation des

vir ions, R6cemment, SHARI? [8] a mesur6 les v i tesses d ' inact ivat ion de

pot iovi rus et a retenu, ( lans certa ines condi t ions, L 'ordre suivant :

BrO- > HBrO > HC10 > C10-.

3-2 Ha logGna t i on au po in t de rup tu re ( "b reak po in t " )

3-2-1 D6f in i t ion du t r 'o i t t t de tuptute

Consid6rons diverses sr)lutions d.e concentration fix6e en ammoniac,

additionn6es d'halog6rLe ,i des teneurs croissantes- AprEs un temps de

contact d6tennin6, la co:ncentration totale en halogene r6siduel (dos6

par d i f f6rentes m6thoi les, notannent color im6tr iques) reste inf6r ieure

d cel le de 1 'halogEne j_ni t ia lement int rodui t . En I 'absence de r6act ions

de d€conposi t ion, la c:on3entrat ion en halogEne r6siduel [Hart i , port6e

en ord.onn6e sur Ia f iq lure 11, resterai t 6ga1e a cel le en halogEne

ini t ia l_ [Haf i ] indiqudle en abscisse. La courbe repr6sentat ive se confon-

drai t a lors avec la dr :o i te d '6quat ion y = 1 (en point i l l6s, f igure 11).

En fa i t , Ies halog6nar: ines formees sont p lus ou moins stables selon la

valeur du rapport R d€)s ilivers m6langes, et Ia concentration totale en

halogEne r6siduel suil: une courbe sch6matiquement caract6ris6e par

3 zones. une premiere zone A, port ion de courbe ascendante, est re lat ive

d la formation d'halo<l6namines re.Lativement stabfes avec pr6dominance

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130 Sciences de Lteau 3, no 2

Figuz,e BDi s tribution erp drimentaleet th,4oz,ique du brome et desbyomamines en fonction deLog R et d pH fixdn n t r r h o c i h 5 n r i

p o i n t s e x p 6 r i m e n t a u x : a ( N B r 3 l ,A ( N H B r z l , B I N H z B r ) , o I b r o m el i b r e ) , t e n e u r e n b r o m e e tb r o m a m i n e s r 6 s i d u e l s : * *

[ B r i 1 = , 5 x 1 0 - * r , I s r ; ] =' 1 x 1 0 - ' l Y , p H = 7 , 5 .

Figut,e IfnfLuence de La dilution sur Ladistz*ibution du bz,ome et desbv,omanines[ n r - ] = 1 x 1 o - 3 1 y ,u . [ B r i ] = j x 1 0 - 4 N , R = 1 ,

u : [ B r i J = 1 x 1 o - s 1 1 , R = ' 1 ,

c : [ B r i J = I x 1 o - 7 N , R = c , t . .

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Chloramines et bz'omanines 1 3 1

b

Figure 1aDistribution des Vnlogdnes et des haLogdnqnines en fonction de Log R

T e n e u r t o t a l e e n h a l r t g E n e e t h a l o g 6 n a m i n e s r 6 s i d u e l s : - - - ,

[ u a l r ] = I x 1 : t 4 r , [ X - ] = 1 x ' 1 0 - 3 1 Y , p H = 7 , 5a : s y s t E m e - c h l o r e - a m r o n i a c - e a u , b : s y s t E m e b r o m e - a m m o n i a c - e a u

t ' Lgu7te I I

Schdma cl.'une courbe de "break point'lP c i n t d e r u p t u r e : P ' R .

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'1 ?.) Sciences de L'eau 3, no 2

de NHzX et de d6r iv6s N-ha1og6n6s. Puis, une seconde zone B (port ion

descendante) apparait, correspondant d r.rne plus forte concentration enHal i qui favor ise 1a dihalog6namine t ras instable. La d6cornposi t iondevient maximum pour R vois in de 1,5 (P.R. point de rupture) . Enf in,

une t ro is iEme zone C, se caract6r ise par une remont6e de la concentra-t ion drhal-og6ne r6siduel , const i tu6e de rn6langes de t r ihalog6namineplus stable et d 'halogdne l ibre. La r6a1i t6 est p lus complexe ; 1escourbes exp6rimentales r6sultent en fait de ph6nomdnes de cinetique etd ' 6quil ibre .

3-2-2 Distr ibut ion en espdces de l . 'haTogdne rdsiduej

Le calcul des concentrat ions en espdces, au moyen du nodEle d6cr i tpr6c6demment a 6t6 appliqu6 aux courbes de "break point". Ce calculpermet a insi , de connai t re Ies concentrat ions en x+I des di f f6rentesformes qui contribuent d d6terminer Ia concentration totale en halogrener6siduel . Les r6sul tats re lat i fs au chlore et au brome sont repr6sent6ssur 1es f igures l2a et 12b ; i ls peuvent 6tre compar6s aux est lmat ions,obtenues par color im6tr ie, et d6ja publ i6es par a i l leurs (JOHNSON,

1975 [ 3 ] , r * lAK r rN , 1979 [ 5 ] , w r r r rE , t 9 i 2 L r s ) ) .

De ces r6sul tats, i I ressort que I 'halogEne l ibre (HXO + Xo-) comnencevraiment d apparaitre peu aprEs Ie point de rupture. Avant, il ne setrouve pr6sent qu'd de t rds fa ib les taux ( f igure 12 ab). Les courbesmontrent , qu 'apr6s le point de rupture, la concentrat ion en NH2X est .n6gl igeable, cel le en NHX2 d6croi t a lors que cel- le en NX3 augmente.Ainsi , I 'halog6nat ion au-del i du "break point" n 'entra ine pas ladestruction quasi totale des halog6namines ; notamment les taux detr ihalog6namine s '61-dvent. Des dosages ef fectu6s selon une seul-e m6thodepeu s6lect ive (color im6tr ie i Ia DPD) tendent a sous-est imer l r impor-tance de NX: (PALIN, 1957) l7) . Cet auteur at t r ibue I 'absorbance dI 'halogEne l ibre, a lors qu'e l l -e est due en part ie a Ia t r ihalog6namine6galement pr6sente, et dont 1e pouvoir oxydant est assez 6fev6 (SOULARD

e t a L . , 1 9 8 3 ) [ 1 3 ] .

3-3 Cons6quences prat iques

3-3-1 Eaux potabTes

AprCs les op6rat ions de coagulat ion-f loculat ion-f i l t rat ion, les eauxdestin6es i. Ia consommation peuvent €tre d6sinfect6es par les halogenes(tradi t ionnel lement le chlore) . L '6 l iminat ion de I ra:moniac et I 'oxyda-t ion des mat i€res organiques s 'ef fectuent dans les mei l leures condi t ionsau point de rupture. Les var iat ions, temporaires ou saisonnieres, destar :x de mat iEres organiques et drammoniac (pouvant at te indre 1 x 10- 'M),posent des di f f icul t6s dans Ia mise en oeuvre du proc6d6 de d6sinfec-t ion. En 1 'absence d 'un asservissement automat ique d ' int roduct ion enfonction de Ia demande, 1'halogEne est souvent utilis6 en quantitemajorde. 11 srensui t que I 'eau t ra i t6e cont ient une for te teneur entr ihalogSnamine, responsable d 'odeur et de goOt d6sagr6ables. Destechniques de d6halog6nation par un r6ducteur (SOz) ou par Ie charbonact i f sont quelquefois envisag6es (MARTIN, 1979) [5] , et 6ventuel lernentsuiv ies d 'une ozonat ion. Les proc€d6s de double halog6nat ion permettent ,pour Ia meure quantit6 globale en halogdne, d'abaisser fortement Ie tauxde NX3 par rapport a l r in ject ion unique d 'halog€ne. En ef fet , la pr6-halog6natj,on au "break point", ou d d6faut en-degd de celui-ci oxydeune qrande partie de lrazote aruooniacal (partie B de Ia courbe,

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ChLorotnines et brormminee

[xer,] (u)

/ ' NH2Br

NCt3

NHCI2

( M

[H.rilfno,r)

NHBr,r,s.rria (lrt)

[xrtl] lmsn)

Fdgtne 12Coutbes de distribution de LtVnLogAne rdsiduel

en fonetion de Lt\aLogDne introduitT = 2 5 o C , t = 1 0 m i n , p H = 7 , 5 , [ n m m , I = s , s z x 1 0 - s l 4 o u [ t r t ] = D , 5 n g / I

a : sys tEme ch lo re-ammcnlac-eau, b : sys tEme brome-armon iac-eau

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134 Scienees de Lteau 3 n o 2

f igure 11). oans un second temps' Ia post-halog6nat ion permet d 'obtenir

une eau contenant une dose d'halogdne libre r6siduel suffisante pour Ia

s6curit6 de Ia d6sinfection et pr6sentant un minimum de trihalog6namj-ne.

Un inconv6nient commun aux diverses techniques d'halog6nation est la

formation, avec les mati€res organiques, de compos6s de substitution et

nota[unent des halom6thanes.

3-3-2 Eaux de pisc ines

Elles sont contamin6es par des germes et po1lu6es par des substances

azot6es 6mis en permanence par les baigner:rs. Par s6cur i t6, l -e mi l ieu

doi t Ctre non seulement d6sinfect6, mais doi t aussi conserver un pouvoir

d6sinfectant . Ces iml€rat l fs peuvent €tre r6al is6s par une halog6nat ion

au-deli du point de rupture. L'apport continuel et varia-ble en aqlnoniac

n6cessi te l t in t roduct ion de 1 'halog€ne dans Ies m6mes condi t ions. Des

disposi t i fs de commande automat ique d ' in ject ion de 1 'halogdne, asservis

d un dStecteur amp6romStrique de 1'halogdne r6siduel, peuvent 6tre

utilis5s pour maintenir, constamment i une valeur requise, Ia quantit6

d ' ha logane res i due l ( JURroN , L977 ) l 4 l .

Les courbes de distribution du chlore et du brome r6siduel-s, pour les

memes valeurs fix6es de pH, de temp6rature, de temps de contact et de

concentration en anmoniac (figure L2ab) ' montrent qu'au-deld du point

de rupture, Ies taux de d6composi t ion d 'une t rErt ' et les teneurs en

halog6namines d'autre part' sont voisins pour ces d'eux halogdnes. Par

contre, Ies proport ions en HXO et XO- sont t rEs di f f6rentes selon la

nature de 1 'halogEne. Cornme I thalogEne l ibre est un dSsinfectant , essen-

t ie l l -ement act i f sous Ia forme HXo (cf . S 3-1) , Ie brome surtout pr6sent

sous cet te forme, poss€de, dans ces condi t ions, un pouvoir bact6r ic ideplus grand que le chlore. L 'emploi du brome autor ise ainsi une 6l -6va-

tion du pH jusque vers 8,2. Cette valeur 6lev6e de pH, pour laquelle

I ' i r r i tat ion ocula i re est minimale (JURroN, 1977) l4 l , provoque une

chute du taux de NBr3, tout en conservant une quantit6 suffisante en

halogene act i f .

3-3-3 Eaux usdes

Les eaux us6es urbaines cont iennent, i I 'entr6e des stat ions d '5pura-

t ion, en moyenne, p lus de LOO mg/I d 'azote ammoniacal (T, 1 x 10-zM). A

l-a sort ie, aprds d6cantat ion, I 'assimi lat ion bio logique des mat idres

organiques, conduit corr6lativemenL d un abaissement de la teneur en

anrmoniac (50 a 70 8) . Avant leur re jet dans le mi l ieu naturel , l -es

ef f luents peuvent subir un t ra i tement ter t ia i re d 'halog6nat ion. Celui -

c i a pour but essent ie l Ia d6sinfect ion part ie l le des eaux de re jet ,

et accessoirement I '6 l iminat ion de I tamrnoniac, qui condui t entre autre,

d une diminut ion de 1 'eutrophisat ion des r iv i€res et de la toxic i t6 du

rnilieu vis-5-vis de la faune aquatique.

Compte tenu des concentrations 61ev6es en ammoniac, 1'halog6ne est

introdui t dans des rapports R, vois ins ou inf6r ieurs i 0r1. Ainsi ,

dans ces condi t ions ( f igure 10ab), I 'espece formee est essent ie l lement

NH2X, avec une proportion de NHX2 non n69ligeab1e dans le cas du brome.

Pour ces fortes concentrations initiales en anmoniac, Ie taux residuel

total en halogene devient trEs faible (tu 10 t de lrali) pour les broma-

mines, mais iI atteint des valeurs notables ('\, 60 I de Halr ) pour 1es

chloramines. Une part ie de I 'ammoniac est oxyd6e surtout e i azote, mais

aussi en hydroxylarnine et en hydrazine. En extrapolant ces r6sultats

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ChLoz,anines et bromarnines 1 d D

aux eaux us6es, eten admettant que I 'azote soi t sur tout sous fa

forme NHf,, on devrait d.onc parvenir 5 des taux d'halogt6namines r6si-

duel les p lus fa ib les et d une mei l leure 6l - iminat ion de l rannmoniac, en

chois issant le brome plut6t que le ch. Iore, En fa i t , Ies eaUx r6siduaires

constituent un milieu excessivement complexe et iI faudrait examiner de

plus pr€s les rdact ions du chlore et du brome avec d 'autres const i tuants

azot6s, en part icul ier des d6r iv6s amin6s.

CONCLUS I ON

Les r6sul tats d 'analyse ( le toutes les formes d 'halogdne et d 'ha1o9r6-

namines obtenues pour diver:s m6langes s'interprdtent commod6ment par

un mod6le de r6act ions d '6<pi1ibre, Le systeme d'6quat ions retenu permet

divers calculs d ' int6rat th6or ique et prat ique. En part icul ier , en

fixant un certain nombre dr: conditions expdrimentales, jouant le r6le

de pa ramc t res , t e l l es que .Le PH , R , [ na f i J , t x - ] , a i ns i que I a t emp6 -

rature et le temps, on peuJ: non seul-ement calculer la teneur de toutes

Ies espaces pr6sentes, mail; aussi estimer leur taux de d6composition

par comparaison avec les diagrammes exp6rimentaux'

ces r6sultats thermodyna:niques et cin6tiques s'appliquent au traite-

ment d'hatog6nation des ea.rx riches en dSriv6s ailnoniacaux. Les condi-

tions op6ratoires d6pendent de la nature des eaux a traiter (eaux

potables, eaux de pisc ines, eaux us6es), du but recherch6, de Ia nature

" t a . t . q u a n t i t 6 d t e s p E c e s a z o t 6 e s p r 6 s e n t e s , d u c o o t d u p r o c S d 6 e tde la l6gis lat ion ' La pr6dorninance d 'espdces gGnantes, source de

nuj-sances, tell-es que NCl3, peut €tre 6vit6e par un choix convenable

des parametres in i t iaux ou par celu i de la nature de I 'ha1og6ne. I1

doi t aussi permettre de favor iser Ia format ion soi t d 'especes souhai-

tables, de pouvoir germicide 61ev6 comme Xz et HXOr soj-t celle de

compos6s instables te ls que NHBr2, assurant a insi I '6 l iminat ion de

l- 'aumoniac.

R EMERC I EMENTS

Nous remercions Monsieur: R-

de Potasse d 'Afsace pour lLeurJURION de ses suggestions et les lrlj-nes

aide mat6r ie l le.

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, I do Sciences de L'eau 3, no 2

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