Qu'est-ce que le chlore ?
Le chlore est l'un des désinfectants les plus utilisés en raison de son efficacité à neutraliser les agents pathogènes, notamment les bactéries et les virus nocifs, ainsi que de son prix abordable. 1–3.
Dans le secteur de l'eau, la chloration (l'utilisation du chlore pour désinfecter l'eau) est appliquée régulièrement depuis 1905. 2 pour désinfecter l'eau potable. Depuis, la chloration est utilisée dans le traitement des eaux usées. 4, désinfection des piscines 5, et même l'aquaculture 3,6,7.
Dans le secteur de l'eau, la chloration (l'utilisation du chlore pour désinfecter l'eau) est appliquée régulièrement depuis 1905. 2 pour désinfecter l'eau potable. Depuis, la chloration est utilisée dans le traitement des eaux usées. 4, désinfection des piscines 5, et même l'aquaculture 3,6,7.
Les différentes formes de chlore
Le chlore libre et le dioxyde de chlore sont les deux formes courantes de chlore utilisées pour la désinfection de l'eau. Bien qu'ils soient tous deux de puissants désinfectants, ils diffèrent par leurs propriétés chimiques, leurs mécanismes d'action et leurs applications spécifiques.
Chlore libre :
- Désigne tout le chlore présent dans l'eau, soit sous forme de chlore gazeux (Cl₂), d'acide hypochloreux (HOCl) ou d'ions hypochlorite (OCl⁻).
- Il est efficace contre les bactéries et les virus, mais peut être moins efficace contre certains protozoaires tels que Cryptosporidium. 8.
- Le chlore libre persiste dans l'eau à des concentrations résiduelles, assurant une désinfection continue dans l'ensemble du réseau d'eau.
- Cependant, le chlore libre peut réagir avec la matière organique naturelle, produisant des sous-produits nocifs tels que les trihalométhanes (THM) et les acides haloacétiques (AHA). 9.
dioxyde de chlore
- Le dioxyde de chlore (ClO₂) est généralement utilisé sous forme de gaz ou de comprimés qui se dissolvent dans l'eau sans former d'acides, ce qui en fait un composé relativement neutre.
- Il est efficace contre les bactéries, les virus et certains protozoaires tels que Cryptosporidium 10.
- Il ne forme pas de THM ni d'HAA comme sous-produits, contrairement au chlore libre. 9, mais peuvent former des chlorites nocifs 11,12.
Pourquoi faut-il mesurer le chlore dans l'eau potable ?
Le contrôle du chlore dans l'eau potable est essentiel pour garantir la conformité réglementaire et la sécurité de l'approvisionnement en eau. En optimisant ce contrôle, on améliore la satisfaction des consommateurs et l'efficacité opérationnelle des réseaux. Un suivi en temps réel permet de corriger rapidement et efficacement les problèmes liés à un dosage insuffisant ou excessif de chlore.
- Désinfection: Le chlore est utilisé pour désinfecter l'eau potable et pour détruire les substances susceptibles d'en altérer le goût ou l'odeur. 2. Une désinfection adéquate est essentielle pour garantir la potabilité de l'eau dans les réseaux de distribution. Si le taux de chlore est insuffisant pour une désinfection efficace, l'eau peut devenir impropre à la consommation.
- Conformité réglementaire : L'eau chlorée n'est potable que pour des concentrations inférieures ou égales à 5 mg/l, conformément aux recommandations de l'Organisation mondiale de la santé. Au Royaume-Uni, la norme actuelle pour le chlore résiduel total est de 2 mg/l. 13. Par ailleurs, au point de livraison, la concentration minimale de chlore libre doit être de 0,2 mg/l. 14. Les compagnies des eaux sont responsables de veiller à ce que les niveaux de chlore restent compris entre ces niveaux minimum et maximum sur l'ensemble du réseau, quelle que soit la distance qui les sépare des stations de traitement des eaux.
- Satisfaction clientLe taux de chlore peut affecter le goût et l'odeur de l'eau. 15. Si le taux de chlore est trop élevé ou trop faible, la qualité de l'eau potable peut être altérée et l'eau devenir désagréable à boire. Il est donc important de surveiller le taux de chlore et de le maintenir dans les limites acceptables afin de limiter les plaintes des consommateurs.
Où faut-il mesurer le chlore par ailleurs ?
La mesure de la teneur en chlore de l'eau peut s'avérer utile dans de nombreuses applications. Si la désinfection, la sécurité, la conformité réglementaire et la prévention des maladies sont des aspects communs à toutes les applications énumérées ci-dessous, chacune présente également des considérations spécifiques.
Piscines et spas publics : Une chloration adéquate prévient les risques sanitaires tels que les irritations oculaires, les problèmes respiratoires et les maladies infectieuses dues à des agents pathogènes présents dans l'eau. Le Pool Water Treatment Advisory Group (PWTAG) fournit des directives strictes pour la gestion de l'eau des piscines au Royaume-Uni et souligne l'importance des systèmes de surveillance continue pour garantir la qualité et la sécurité de l'eau.
Aquaculture : Une chloration appropriée est importante pour préserver le bien-être des organismes et contrôler la prolifération du biofilm et des algues sur les équipements. Des mesures périodiques peuvent suffire pour certaines applications aquacoles.
Traitement des eaux usées : Les niveaux de chlore doivent être soigneusement contrôlés afin de minimiser l'impact écologique et environnemental des rejets d'eaux usées et de réduire la formation de sous-produits nocifs.
Aquaculture : Une chloration appropriée est importante pour préserver le bien-être des organismes et contrôler la prolifération du biofilm et des algues sur les équipements. Des mesures périodiques peuvent suffire pour certaines applications aquacoles.
Traitement des eaux usées : Les niveaux de chlore doivent être soigneusement contrôlés afin de minimiser l'impact écologique et environnemental des rejets d'eaux usées et de réduire la formation de sous-produits nocifs.
Comment mesure-t-on le chlore ?
Effets du pH sur le chlore libre et total
Il existe plusieurs méthodes spécifiques pour détecter les concentrations de chlore, mais la plupart reposent sur la détection du chlore libre sous forme d'ions Cl⁻. Malheureusement, le pH de l'eau influe considérablement sur la forme du chlore total : il se transforme de Cl₂ et Cl⁻ à pH très bas, en HOCl à pH neutre, puis en ClO⁻ à pH élevé. Ceci pose des problèmes pour la détection du chlore, car toutes les formes ne sont pas détectables avec la même précision par chaque méthode. Par conséquent, toutes les méthodes de mesure du chlore doivent intégrer un mécanisme de contrôle du pH, ou permettre de mesurer puis de compenser la variation de forme du chlore due au pH.
Colorimétrie
La plupart des kits de test de chlore et des appareils de mesure portables utilisent la méthode de détection colorimétrique, qui consiste à prélever un échantillon, à ajouter une série de réactifs et à observer ou mesurer un changement de couleur.
Les réactifs comprennent un tampon pH et un composé colorant. Le tampon pH est un mélange chimique qui réagit pour stabiliser le pH d'une solution. Une fois la solution stabilisée, le composé colorant est ajouté pour provoquer un changement de couleur ; l'intensité de ce changement dépend de la quantité de chlore présente dans la solution et qui réagit avec le composé colorant. La couleur du mélange est ensuite comparée manuellement à des nuanciers de référence ou mesurée à l'aide d'un colorimètre. Le colorimètre est composé d'un émetteur et d'un récepteur de lumière, et mesure la quantité de lumière qui traverse une distance fixe de la solution. Plus la concentration en chlore est élevée, plus le changement de couleur est intense, et donc plus la lumière est absorbée. Cependant, cette mesure nécessite que l'échantillon soit contenu dans un récipient parfaitement propre et qu'il n'y ait aucune impureté dans le liquide ou à l'intérieur du colorimètre. Une rayure sur le récipient, une fibre de papier absorbant ou quelques bulles d'air dans l'échantillon peuvent fausser considérablement les mesures.
Bien qu'un tampon pH soit ajouté pour garantir un pH constant à la solution testée, ce tampon peut s'avérer insuffisant si le pH initial de l'échantillon est particulièrement élevé ou bas. C'est pourquoi ces kits de mesure ont généralement une plage de pH spécifiée, ce qui signifie qu'ils ne conviennent pas à tous les échantillons.
Électrochimie – Membranes sélectives aux ions
La plupart des capteurs électrochimiques, qu'ils soient ampérométriques ou potentiométriques, utilisent une membrane sélective aux ions qui recouvre le matériau sensible actif, ne laissant passer que le chlore. En théorie, cela permet de maintenir un environnement contrôlé où le pH et la concentration en électrolyte restent constants quelles que soient les conditions extérieures, garantissant ainsi des mesures précises sans correction et protégeant le capteur des impuretés et des dépôts. Malheureusement, certains capteurs à membrane présentent des problèmes de dérive, car la membrane peut facilement s'encrasser ou se détériorer avec le temps, entraînant une perte de sensibilité et des mesures inexactes.
Notre approche
La mesure du chlore sur l'Intellisonde repose sur une méthode unique qui s'affranchit des inconvénients inhérents aux méthodes de détection par réactifs et membranes. Nous avons développé un capteur ampérométrique sans membrane, qui contrôle les tensions de détection afin de convertir tout le chlore en sa forme détectable, puis de mesurer sélectivement sa concentration. Notre capteur est également autonettoyant et permet une mesure continue sans entretien pendant une durée de vie prévue d'un an.
Notre kit de capteurs Intellisonde DI comprend également des capteurs de pH et d'ORP, offrant ainsi plusieurs indicateurs du taux de chlore. La connaissance du pH est essentielle pour garantir l'efficacité de la chloration, car elle permet de vérifier que le chlore est sous sa forme active. Grâce à l'utilisation conjointe de ces capteurs, vous pouvez avoir une vision précise du taux de chlore dans votre eau.
Il existe plusieurs méthodes spécifiques pour détecter les concentrations de chlore, mais la plupart reposent sur la détection du chlore libre sous forme d'ions Cl⁻. Malheureusement, le pH de l'eau influe considérablement sur la forme du chlore total : il se transforme de Cl₂ et Cl⁻ à pH très bas, en HOCl à pH neutre, puis en ClO⁻ à pH élevé. Ceci pose des problèmes pour la détection du chlore, car toutes les formes ne sont pas détectables avec la même précision par chaque méthode. Par conséquent, toutes les méthodes de mesure du chlore doivent intégrer un mécanisme de contrôle du pH, ou permettre de mesurer puis de compenser la variation de forme du chlore due au pH.
Colorimétrie
La plupart des kits de test de chlore et des appareils de mesure portables utilisent la méthode de détection colorimétrique, qui consiste à prélever un échantillon, à ajouter une série de réactifs et à observer ou mesurer un changement de couleur.
Les réactifs comprennent un tampon pH et un composé colorant. Le tampon pH est un mélange chimique qui réagit pour stabiliser le pH d'une solution. Une fois la solution stabilisée, le composé colorant est ajouté pour provoquer un changement de couleur ; l'intensité de ce changement dépend de la quantité de chlore présente dans la solution et qui réagit avec le composé colorant. La couleur du mélange est ensuite comparée manuellement à des nuanciers de référence ou mesurée à l'aide d'un colorimètre. Le colorimètre est composé d'un émetteur et d'un récepteur de lumière, et mesure la quantité de lumière qui traverse une distance fixe de la solution. Plus la concentration en chlore est élevée, plus le changement de couleur est intense, et donc plus la lumière est absorbée. Cependant, cette mesure nécessite que l'échantillon soit contenu dans un récipient parfaitement propre et qu'il n'y ait aucune impureté dans le liquide ou à l'intérieur du colorimètre. Une rayure sur le récipient, une fibre de papier absorbant ou quelques bulles d'air dans l'échantillon peuvent fausser considérablement les mesures.
Bien qu'un tampon pH soit ajouté pour garantir un pH constant à la solution testée, ce tampon peut s'avérer insuffisant si le pH initial de l'échantillon est particulièrement élevé ou bas. C'est pourquoi ces kits de mesure ont généralement une plage de pH spécifiée, ce qui signifie qu'ils ne conviennent pas à tous les échantillons.
Électrochimie – Membranes sélectives aux ions
La plupart des capteurs électrochimiques, qu'ils soient ampérométriques ou potentiométriques, utilisent une membrane sélective aux ions qui recouvre le matériau sensible actif, ne laissant passer que le chlore. En théorie, cela permet de maintenir un environnement contrôlé où le pH et la concentration en électrolyte restent constants quelles que soient les conditions extérieures, garantissant ainsi des mesures précises sans correction et protégeant le capteur des impuretés et des dépôts. Malheureusement, certains capteurs à membrane présentent des problèmes de dérive, car la membrane peut facilement s'encrasser ou se détériorer avec le temps, entraînant une perte de sensibilité et des mesures inexactes.
Notre approche
La mesure du chlore sur l'Intellisonde repose sur une méthode unique qui s'affranchit des inconvénients inhérents aux méthodes de détection par réactifs et membranes. Nous avons développé un capteur ampérométrique sans membrane, qui contrôle les tensions de détection afin de convertir tout le chlore en sa forme détectable, puis de mesurer sélectivement sa concentration. Notre capteur est également autonettoyant et permet une mesure continue sans entretien pendant une durée de vie prévue d'un an.
Notre kit de capteurs Intellisonde DI comprend également des capteurs de pH et d'ORP, offrant ainsi plusieurs indicateurs du taux de chlore. La connaissance du pH est essentielle pour garantir l'efficacité de la chloration, car elle permet de vérifier que le chlore est sous sa forme active. Grâce à l'utilisation conjointe de ces capteurs, vous pouvez avoir une vision précise du taux de chlore dans votre eau.
Comment Intellitect peut-il vous aider ?
Nos Intellisondes peuvent être adaptées à vos besoins et mesurer une gamme de paramètres, dont le chlore, dans un seul appareil.
Au fil des ans, nos clients ont pleinement profité de la large gamme de détection et de la haute sensibilité de notre système de détection du chlore. Nous les avons aidés à identifier les cas de surchloration dans leurs réseaux, leur permettant ainsi de purger efficacement certaines sections et de minimiser le gaspillage. Notre haute résolution, même à faibles concentrations, leur a permis de localiser les sources d'eau stagnante, d'identifier les zones redondantes des canalisations en boucle et de garantir un débit constant dans le réseau.
Nous pouvons vous recommander les emplacements les plus efficaces et appropriés pour les capteurs de chlore au sein de votre réseau. Si la mesure du chlore vous intéresse, nos produits Intellisonde offrent des mesures précises et fiables, ainsi que des options de déploiement flexibles. Contactez-nous pour découvrir comment nous pouvons vous aider.
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Références
- Qu’est-ce que la chloration ? Fondation pour l’eau potable salubre https://www.safewater.org/fact-sheets-1/2017/1/23/what-is-chlorination (2016).
- Humains, IWG sur l'E. de CR à. Eau potable chlorée. dans Eau potable chlorée ; Sous-produits de la chloration ; Quelques autres composés halogénés ; Cobalt et composés du cobalt (Centre international de recherche sur le cancer, 1991).
- Le chlore, un désinfectant efficace en aquaculture – Défenseur des produits de la mer responsables. Alliance mondiale des produits de la mer https://www.globalseafood.org/advocate/chlorine-an-effective-disinfectant-in-aquaculture/ (2008).
- Amin, MM, Hashemi, H. et Bovini, AM Une revue sur la désinfection des eaux usées. Int. J. Environ. Health Eng. 2, 22 (2013).
- Simard, S., Tardif, R. et Rodriguez, MJ Variabilité de la présence de sous-produits de chloration dans l'eau des piscines intérieures et extérieures. Water Res. 47, 1763–1772 (2013).
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- Ben-Asher, R., Ravid, S., Ucko, M., Smirnov, M. et Lahav, O. Désinfection au chlore pour le contrôle de la transmission horizontale du VNN dans un système d'aquaculture en eau de mer à recirculation pour l'élevage du bar européen. Aquaculture 510, 329–336 (2019).
- van der Kooij, D., Hein, J., van Lieverloo, M., Schellart, J. & Hiemstra, P. Maintenir la qualité sans résidu de désinfectant. J.AWWA 91, 55–64 (1999).
- Gagnon, GA et al. Analyse comparative du dioxyde de chlore, du chlore libre et des chloramines sur la qualité bactérienne de l'eau dans des systèmes de distribution modèles. J. Environ. Eng. 130, 1269–1279 (2004).
- Gray, NF. Chapitre trente-deux – Dioxyde de chlore. Dans Microbiologie des maladies d’origine hydrique (deuxième édition) (éd. Percival, SL, Yates, MV, Williams, DW, Chalmers, RM et Gray, NF) 591–598 (Academic Press, Londres, 2014). doi : 10.1016/B978-0-12-415846-7.00032-9.
- Yang, X., Guo, W. et Lee, W. Formation de sous-produits de désinfection lors de la préoxydation au dioxyde de chlore suivie d'une chloration ou d'une chloramination de matière organique naturelle. Chemosphere 91, 1477–1485 (2013).
- Neguez, S. et Laky, D. Formation de sous-produits de la chloration et de l'oxydation du dioxyde de chlore dans le traitement de l'eau potable : leurs mécanismes de formation et leurs effets sur la santé. Period. Polytech. Chem. Eng. 67, 367–385 (2023).
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