Archive pour le mot-clef ‘chloramines’

L’oxygène actif au Canada

Vendredi 20 novembre 2009

En Europe on emploie régulièrement le peroxyde d’hydrogène (« oxygène actif ») comme oxydant, on me demande si j’ai de l’information additionnelle sur le H2O2.

Voici. Au Canada, le peroxyde d’hydrogène est vendu en pharmacie en concentration de 3% comme antiseptique et en concentration plus élevée (9 %) dans la section coloration. C’est un agent à la fois oxydant et réducteur. On l’utilise principalement comme agent oxydant.

La lecture de la fiche signalétique du peroxyde 30% nous indique qu’il faut être prudent lors de sa manipulation. En effet, il peut causer des brûlures graves, la perte de la vision, la perforation du système digestif et des bronchites chroniques.

On le retrouve dans le produit «Bioguard SoftSwim Clarifier C» en concentration de 27,5 %.

Le peroxyde en concentration de 3% est efficace pour nettoyer les blessures mais c’est par une action plutôt mécanique qu’antiseptique: la décomposition du peroxyde par la catalase, un enzyme, produit beaucoup d’oxygène, et ce sont ces bulles d’oxygène qui nettoient les plaies.

A noter qu’aux concentrations usuelles de 3% le peroxyde n’est pas un désinfectant très puissant. Or 3%, c’est 30 000 mg/L, et le dosage usuel pour les piscines est de l’ordre de 30 mg/L. Son emploi en piscine comme désinfectant n’est donc pas idéal! De plus, il se dissipe très vite dans l’eau et n’offre pas d’action rémanente.

Comme agent reducteur, le peroxyde possède un potentiel d’oxydation supérieur au chlore et donc va réduire le chlore libre en simple ion chlorure.

Autrement dit, il réduit la teneur en chlore libre de l’eau et la laisse sans aucune capacité désinfectante. Les seuls systèmes compatibles avec le peroxyde d’hydrogène demeurent les systèmes UV et le biguanide polymérique (le PHMB, un agent d’assainissement non approuvé et non disponible au Canada). Ce dernier n’étant pas oxydant, il nécessite l’adjonction d’un oxydant comme le peroxyde.

En résumé, son unique application en piscine demeure comme oxydant: Un peu comme le monopersulfate il oxydera les déchets organiques sans produire (ni détruire) les chloramines (video)

Finalement l’équivalence de volume vs pourcentage est celle-ci:

Volume Pourcentage H2O2
10 volume 3 %
20 volume 6 %
30 volume 9 %
40 volume 12 %

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Traitements-choc sans chlore

Vendredi 20 novembre 2009

Le monopersulfate de potassium KHSO5 est un triple sel 2KHSO5*KHSO4*K2SO4 d’une pureté de 85%. Il contient environ 4,5% d’oxygène actif. Ce traitement-choc sans chlore (ou « oxydant-choc ») est de plus en plus populaire. C’est l’ingrédient actif que l’on retrouve dans tous ces produits qui permettent la baignade 30 minutes après l’application.

Il est décomposé par les rayons UV à un rythme d’environ 20% par heure. A l’abri des rayons UV, aux températures élevées des eaux de spas (40°C), sa décomposition est d’environ 12% par heure et à 21°C, 4% par heure.

Sa capacité désinfectante dépend de la température de l’eau: dans une piscine (24°C à 28°C), elle est très très faible mais dans un spa, où la température de l’eau peut atteindre 40°C, sa capacité désinfectante est de l’ordre de 99,9999%.

Il fait baisser le pH de l’eau par la formation de d’ions bisulfate.

C’est aussi ce qu’on appelle la «Partie B(1)» d’un système de brome à deux étapes. Il faut rappeller qu’il s’agit d’un oxydant et non d’un désinfectant, et qu’il cause une interférence positive dans la lecture du chlore combiné (ce qui sous-entend que son action s’apparente plutôt aux chloramines qu’au chlore libre). En fait, sa capacité oxydante est moindre que celle du chlore, il faut 1,5 kg de monopersulfate pour obtenir la même capacité oxydante de 0,45 kg d’hypochlorite de calcium.

Attention au dosage, le monopersulfate comporte un sous-produit très irritant, l’oxodisulfate de potassium, K2S2O8, ce qui limite la quantité de monopersulfate que l’on peut ajouter à l’eau avant de causer l’inconfort et l’irritation des baigneurs.

On ne surdose pas le produit et on laisse mijoter avant la baignade.

Bien que dispendieux, ce produit est quand même intéressant car il oxyde les déchets organiques sans produire de chloramines (video) (ou avant qu’ils ne produisent des chloramines).Quelques documents intéressants (en anglais) ici et ici et en français ici.

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(1) La «partie B» d’un système au brome à deux étapes est simplement un oxydant. Cet oxydant peut être du chlore, du monopersulfate ou de l’ozone; n’importe quel de ces produits peut regénérer le brome consommé. La «partie A» est du bromure de sodium, NaBr.

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L’ozone

Mercredi 18 novembre 2009

question markAlain de St-Jovite nous écrit: “Je lis sur l’Internet les avantages d’un ozonateur pour mon spa. Est-ce que je pourrais utiliser seulement l’ozone et pas de chlore dans mon spa? Est-ce que c’est aussi efficace? Je lis qu’avec un ozonateur on n’a pas besoin de rien d’autre. Merci.”

Merci pour votre courriel!

Il faut savoir que l’ozone est un gaz instable, volatile et toxique. Selon ce document de la CSST, la concentration «plafond», ou dangereuse est fixée à 0,1 ppm et les normes de protection de la population indiquent une exposition à une concentration maximale de 82 ppb (parties par milliards) pour 1 heure.

Or 82 ppb = 0,082 ppm.

Et l’ozone n’est que partiellement soluble dans l’eau, il a donc tendance à s’échapper dans l’air. Pour atteindre cette concentration critique de 0,082 ppm dans l’air il ne faut 0,009 ppm d’ozone dans l’eau de votre spa. (Loi de Henry).

Il faut donc, pour bien faire, retirer l’ozone de l’eau après un temps de contact suffisant (environ 4 minutes à une concentration de 0,4 mg/L [Guide d'exploitation des piscines et autres bassins artificiels, Gouvernement du Québec, 2005]).

Ensuite, pour être conforme à la règlementation en matière de qualité de l’eau, nous devons ajouter un désinfectant résiduel, car en tout temps, l’eau doit être désinfectée et désinfectante, et la durée de vie de l’ozone dans l’eau très chaude d’un spa est très très courte (de l’ordre de quelques minutes seulement) – il n’y a aucune rémanence de l’ozone. Ce désinfectant résiduel empêchera la transmission des pathogènes entre les baigneurs et l’élimination des contaminants telles la transpiration et les sécrétions.

Autrement dit, il faut traiter l’eau au chlore ou du brome, même si l’ozone est employé, c’est une question de santé publique. La règlementation Q2-R18 est claire à ce sujet: « Lorsque l’ozone est utilisé pour le traitement de l’eau, le pouvoir de désinfection résiduelle doit être obtenu à l’aide d’un autre agent de désinfection ». Si le règlement existe pour les spas publiques, c’est qu’il y a une raison, et ces raisons sont aussi valables pour le domaine résidentiel.

L’ozone seulement ne suffit pas: il y a constamment production de déchets organiques, ce que l’ozone (s’il existe encore dans l’eau) ne réussit pas à éliminer.

Il faut savoir aussi que l’ozone n’élimine pas tous les types de contaminants. En effet, la majorité des contaminants que l’on retrouve dans l’eau d’un spa sont à base d’urée, acides aminés et créatinine, très difficilement éliminés par l’ozone. Autrement dit ils réagissent très peu à l’ozone et ne sont que partiellement oxydés (sauf si l’on augmente de beaucoup le temps de contact) [Eichelsdorfer, Jandik, Long Contact Time Ozonation for Swimming Pool Water Treatment, 1985]. Au contact de l’ozone, ces déchets organiques partiellement oxydés formeraient des molécules ioniques qui s’attirent et s’agglomèrent pour être ensuite éliminés par la filtration. Cette élimination diminue la « demande en chlore » [«Pool and Spa Operator Handbook», National Swimming Pool Foundation, édition 2009].

L’argument (de vente) que l’ozone est un oxydant plus puissant que le chlore ne tient donc pas dans « la vraie vie ».

Par contre l’ajout d’un désinfectant comme le chlore ou le brome en combinaison avec l’ozone favorise l’élimination des déchets: il y a réaction avec ces déchets organiques et formation d’espèces chimiques qui sont alors plus susceptibles d’être oxydés par l’ozone. Or l’ozone réagit aussi avec le chlore libre (spécifiquement les les ions hypochlorite) pour former des ions chlorites et chlorates (L’explication ici).

Autrement dit, le chlore et l’ozone réagissent ensemble et l’on peut s’attendre à ce que ces deux espèces s’autodétruisent par ces réactions.

Un gaspillage d’ozone et de chlore, quoi.

L’ozone employé en complément avec le brome semble la meilleure option, l’ozone pourra alors regénérer le brome consommé pour le convertir en brome actif. Pour l’ozonateur spécifiquement, assurez-vous que l’appareil offre une production et un temps de contact suffisants, et que l’ozone soit complètement éliminé avant que l’eau retourne au bassin.

Pas évident.

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Précisions sur le stabilisant

Mercredi 28 octobre 2009

On me demande davantage d’explication sur le stabilisant, à savoir comment ce fait-il que le chlore soit moins efficace en présence de stabilisant.

De façon très simplifiée, c’est que le stabilisant «retient» le chlore, et au besoin le relâche, et c’est précisément cette regénération qui le rend moins actif, car la réaction n’est pas instantanée, et l’action de désinfection et d’oxydation dépend des concentrations instantanées des espèces impliquées.

Présenté autrement, imaginons une piscine, avec de l’eau contenant du stabilisant:

dégradation acide cyanurique partie 1

Le stabilisant dans l’eau se combine en partie avec le chlore libre pour former ce que l’on appelle des isocyanurates chlorés. Aussi, l’ajout d’un chlore stabilisé à l’eau va produire, au bout de quelques transformations, du chlore libre et du stabilisant. Il y a un équilibre entre le chlore libre (disponible immédiatement pour la désinfection) et les isocyanurates, simplement du chlore «en réserve» imbriqué dans la molécule de stabilisant. [Etude cinétique de la N-chloration de l'acide cyanurique en phase aqueuse, Matte, Solastiouk, Merlin, Deglise, 1990]

C’est la raison que le taux de chlore libre doit dépendre du niveau de stabilisant: Une certaine partie du chlore va s’imbriquer dans la molécule de stabilisant et ne sera pas disponible instantanément pour la désinfection, une autre partie le sera.

Autrement dit, l’équilibre est celle-ci:

équilibre isocyanurates chlorés

Si l’on augmente la concentration de stabilisant, la concentration de HOCl baisse.

Ajoutons maintenant les déchets organiques et l’effet des rayons solaires:

dégradation acide cyanurique partie 2

Les espèces désinfectantes HOCl (aussi appellé «chlore libre» et «acide hypochloreux») seront consommées lors de la désinfection, et les rayons solaires iront scinder majoritairement les espèces OCl-. Il n’y a plus d’équilibre entre les systèmes:

dégradation acide cyanurique partie 3

L’équilibre se refait, les espèces HOCl sont regénérées à partir des isocyanurates, mais la réaction n’est pas instantanée, or les réactions de désinfection et d’oxydation dépendent de la concentration instantanée des espèces chimiques:

dégradation acide cyanurique partie 4

Les isocyanurates chlorés (et 99% du chlore dans l’eau de piscine est majoritairement sous forme d’iso) sont plus résistants aux UV que le chlore libre, l’explication ici .

A noter aussi que le stabilisant est réparti de façon égale dans l’eau, ce n’est pas un film protecteur à la surface de l’eau, mais bien une molécule répartie dans l’eau entière. (Certains sites mentionnent qu’il n’est qu’en surface, ou à quelques centimètres de la surface de l’eau).

En ce qui concerne la production de chloramines (video) il faut savoir que cette production dépend du ratio d’azote et de chlore libre; on peut alors déduire qu’une faible concentration de chlore libre se traduira par une production diminuée de chloramines.

Or c’est un peu plus compliqué que cela.

Nottons d’abord que l’on retrouve trois types de chloramines, les monochloramines, dichloramines et trichloramines (trichlorure d’azote). Ce dernier est le plus irritant et le plus odorant de tous.

Les vitesses des réactions font en sorte qu’une eau sans stabilisant (donc une réaction plus rapide) produira moins de mono et de dichloramines et davantage de trichloramines. A l’inverse, une eau contenant du stabilisant (des réactions plus lentes) favorisera davantage la production de mono et dichloramines, tout en produisant moins de trichloramines. Et les trichloramines ne sont pas solubles, alors elles se retrouvent dans l’atmosphère, de là l’asthme et les irritations de la gorge.

D’ailleurs, l’ajout d’une faible quantité de stabilisant dans un bassin intérieur dans le but de diminuer les sous-produits nocifs de la chloration est breveté. De façon similaire, l’ajout d’une faible quantité d’ammoniaque à l’eau chlorée de l’aqueduc a pour effet de diminuer la vitesse des réactions et ainsi éliminer la production des sous-produits toxiques d’une désinfection au chlore seulement.

A noter aussi que toutes les chloramines se décomposent au soleil, alors leur présence dans un bassin extérieur est beaucoup moins grave (et irritant!) que dans les bassins intérieurs.

Finalement un schéma explicatif des différentes formes chlorées est ici.

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