Le chlore est le désinfectant de l’eau le plus couramment utilisé dans des applications telles que le traitement de l’eau potable et des eaux usées, la désinfection des piscines et des spas, ainsi que la transformation et la stérilisation des aliments.
Le chlore est un puissant agent oxydant qui détruit les polluants organiques et les bactéries. Le chlore se combine avec des composés contenant de l’azote pour former des chloramines, durant lesquelles seule une partie du chlore sera utilisée tandis que le reste reste actif, continuant son action désinfectante.
En tant que l’une des formes de désinfection les plus anciennes et les plus courantes, le chlore améliore la qualité de l’eau en détruisant les micro-organismes pathogènes et en réagissant avec d’autres substances organiques et inorganiques. Les niveaux de chlore doivent être surveillés activement pour garantir la présence d’une quantité suffisante de chlore pour la désinfection, ainsi que pour contrôler les effets indésirables tels que le goût, l’odeur et les réactions potentielles avec la matière organique pour former des sous-produits de désinfection nocifs.
La désinfection est un processus de destruction des organismes pathogènes (ou pathogènes). Le chlore (Cl₂) est un désinfectant très souhaitable car, lorsqu’il est mélangé à de l’eau pure, il réagit pour former de l’acide hypochloreux (HOCl) et de l’acide chlorhydrique (HCl).HOCl ( chlore actif libre) est la forme de chlore la plus efficace pour la désinfection des piscines, des spas et de l’eau potable.
Le chlore combiné est la quantité de chlore qui s’est déjà combiné avec des composés contenant de l’azote. Il est beaucoup moins efficace comme désinfectant que le chlore libre. L’ajout de chlore combiné et de chlore libre donne le chlore total. Dans le traitement de l’eau de piscine, un gestionnaire de piscine doit viser l’équilibre parfait où le chlore libre et total sont proportionnellement égaux, et ainsi maintenir les niveaux de chlore combiné proches de zéro. La présence de chloramines est indésirable en raison de l’« odeur de piscine » distinctive ainsi que de l’irritation des yeux et des muqueuses causée par les chlores combinés comme les dichloramines.
Le chlore libre réagit avec les ions ammonium et les composés organiques pour former des composés chlorés ; cela se traduit par des capacités de désinfection diminuées par rapport au chlore libre. Les composés chlorés et les chloramines forment du chlore combiné. Le chlore combiné et le chlore libre donnent le chlore total. Alors que le chlore libre a un potentiel de désinfection beaucoup plus élevé, le chlore combiné a une stabilité beaucoup plus élevée et une volatilité plus faible.
Le chlore commercial pour la désinfection peut être disponible sous forme de gaz (Cl2), de liquide comme l’hypochlorite de sodium ou l’eau de Javel (NaOCl) ou à l’état solide comme l’hypochlorite de calcium, les chlorohydantoïnes ou les composés d’acide chlorocyanurique. Ces composés, une fois dissous dans l’eau, établissent l’équilibre entre l’acide hypochloreux (HOCl) et les ions hypochlorite (OCl¯). Bien que les deux formes soient considérées comme du chlore libre, c’est l’acide hypochloreux qui fournit la caractéristique désinfectante et oxydante la plus forte des solutions chlorées. La quantité d’acide hypochloreux dans l’eau chlorée dépend de la valeur du pH de la solution. Les modifications de la valeur du pH affecteront l’équilibre du HOCl par rapport aux ions hydrogène et hypochlorite.
Comme le montre le graphique, HOCl diminue et OCl¯ augmente à mesure que le pH augmente. À un pH bas, presque tout le chlore libre est sous forme moléculaire HOCl, et à un pH d’environ 7,5, le rapport entre HOCl et OCl¯ est de 50:50. Étant donné que la forme ionique OCl¯ est un désinfectant à action lente tandis que le HOCl moléculaire est un désinfectant à action rapide, il est important de mesurer le pH régulièrement. En règle générale, un pH d’environ 7,2 est recommandé pour maintenir des conditions de désinfection à action rapide.
Le chlore est utilisé comme désinfectant dans l’eau potable et dans divers procédés industriels, le dioxyde de chlore est un microbicide très efficace et respectueux de l’environnement. Le dioxyde de chlore est sûr, puissant et ne produit pas de trihalométhanes, le sous-produit de désinfection caractéristique de l’utilisation du chlore.
Les municipalités d’eau potable ajoutent du chlore élémentaire à l’approvisionnement en eau sous forme de chlore gazeux, d’hypochlorite de sodium liquide ou d’hypochlorite de calcium sec. Dans l’eau, ils forment des ions chlore libres, qui détruisent les agents pathogènes pathogènes, réduisent les odeurs, éliminent les bactéries et aident à éliminer les éléments indésirables. L’USEPA exige que le désinfectant résiduel soit présent dans l’eau potable finie pour s’assurer qu’il y a du désinfectant disponible dans tout le système de distribution, le chlore agissant comme l’un des désinfectants qui fournit ledit résidu. Cependant, l’EPA a également fixé un niveau de contaminant maximal de 4,0 mg/L pour le chlore libre en raison des effets potentiels sur la santé au-dessus de ce niveau.
La chloration de l’approvisionnement en eau et des eaux polluées est principalement utilisée pour détruire ou désactiver les micro-organismes pathogènes. Le chlore sert également à améliorer la qualité des eaux potables, car il réagit avec l’ammoniac, le fer, le manganèse, le sulfure et certaines substances organiques. Néanmoins, des quantités élevées de chlore produiront des effets néfastes tels que la formation de composés potentiellement cancérigènes (par exemple le chloroforme) ou nocifs pour la vie aquatique (par exemple les chloramines). Il reste essentiel de contrôler la quantité de chlore ajouté afin de remplir l’objectif principal de désinfection tout en minimisant les effets indésirables.,
Les hypochlorites sont des agents de blanchiment courants utilisés pour blanchir les textiles et le papier et pour désinfecter les solutions. La solution d’hypochlorite de sodium a été traditionnellement utilisée pour le traitement de l’eau de piscine car il s’agit d’une forme de chlore peu coûteuse et facilement disponible. La solution contient généralement 10 à 15 % de disponible. chlore (équivalent à 100 à 150 g/L), mais il perd rapidement de sa force lors du stockage. De plus, comme il est fortement affecté par la chaleur, la lumière, le pH et les métaux lourds, il doit être surveillé régulièrement.
Une méthode de titrage iodométrique est utilisée dans le kit de test HI3843. La solution d’hypochlorite est traitée avec de l’iodure de potassium et fortement acidifiée avec de l’acide (étape 1). La quantité d’iode générée est équivalente au chlore dans l’échantillon. La concentration d’iode est alors calculé par titrage des ions thiosulfate qui réduisent l’iode en ions iodure (étape 2).
Etape 1
OCl¯ + 2H+ + 2I¯ → Cl¯ + I₂ + H₂O
Etape 2
I₂ + 2(S₂O₃)²- → 2I¯ + (S₄O₆)²-
