4- LA CHLORATION

 

Le Chlore:
Le chlore est l'un des désinfectants le plus utilisé pour la désinfection de l'eau. Il peut être appliqué pour la désactivation de la plupart des microorganismes et est relativement bon marché.


 

 

Les propriétés du chlore:

Le dichlore (Cl2) est un des éléments les plus réactifs, il se lie facilement aux autres éléments. Dans le tableau périodique le chlore peut être trouvé parmi les halogènes*. Les autres halogènes sont le fluor (F), le brome (Br), l'iode (I), l'astate (At). Tous les halogènes réagissent avec d'autres éléments de la même façon et peuvent former une grande quantité de substances. Les halogènes réagissent souvent avec les métaux pour former des sels solubles.

Les atomes de chlore contiennent 17 électrons négatifs (particules chargées négativement). Ceux-ci se déplacent autour du noyau selon trois couches différentes. Dans la couche intérieure il y a deux électrons, dans la couche moyenne il y a huit électrons et dans la couche il y en a sept. Dans la couche externe il y a de la place pour un autre électron. Ce provoque la possibilité de formation d'atomes chargés appelés ions ou un électron se place dans cette place vide donnant une charge à l'atome. Cette place libre peut également permettre la formation d'une liaison avec un autre atome.

Le chlore peut former des substances très stables, telles que le sel de cuisine (NaCl). Le chlore peut aussi former des produits très réactifs, tels que l'acide chlorhydrique (HCl). L'atome d'hydrogène donne un électron à l'atome de chlore, causant la formation d'ions chlorures et d'ions hydrogènes. Ces ions réagissent avec n'importe quelle substance qui vient en contact avec elle, même avec les métaux qui sont résistants à la corrosion sous conditions normales. L'acide chlorhydrique concentré peut même attaquer l'acier inoxydable. C'est pourquoi il est stocké dans du verre ou du plastique.

Le chlore en tant que désinfectant:

Le chlore est l'un des désinfectants les plus utilisés. Il est facilement applicable et très efficace contre la désactivation des microorganismes pathogènes. Le chlore peut être facilement appliqué, mesuré et contrôlé. Il est assez persistent et relativement bon marché.
Le chlore a été utilisé pour des applications telles que la désactivation des organismes pathogènes dans l'eau destinée à la consommation, dans les piscines, et dans les eaux usées, pour la désinfection dans le ménage des maisons ou pour le blanchissement des textiles et cela durant plus de deux cents ans. Lorsque le chlore fut découvert nous ne savions pas que des maladies pouvaient être causées par les microorganismes. Au dix-neuvième siècle, les docteurs et les scientifiques découvrirent que beaucoup de maladies étaient contagieuses et que la diffusion de la maladie pouvait être empêchée par la désinfection des secteurs d'hôpitaux. Juste après ça, nous avons commencés à tester le chlore en tant que désinfectant. En 1835, le docteur et écrivain Oliver Wendel Holmes conseilla aux sages-femmes de se laver les mains dans l'hypochlorite de calcium (Ca(ClO)
2-4H2O) pour éviter la diffusion d'une fièvre des sages-femmes.
Cependant, nous avons commencés seulement à utiliser les désinfectants à grande échelle au dix-neuvième siècle, après que Louis Pasteur découvrit que les microorganismes entrainaient la diffusion de certaines maladies.
Le chlore a joué un rôle important dans l'allongement de la durée de vie des humains.


 

 

Comment la désinfection au chlore fonctionne-t-elle?

Le chlore tue les organismes pathogènes tels que les bactéries et les virus en cassant les liaisons chimiques de leurs molécules. Les désinfectants qui sont utilisés à cette fin sont des composés de chlore qui peuvent échanger des atomes avec d'autres composés, tels que des enzymes dans les bactéries et autres cellules. Lorsque l'enzyme vient en contact avec le chlore, un ou plusieurs atomes d'hydrogène de la molécule sont remplacés par le chlore. Ceci va modifier la structure entière de la molécule et dans la plupart des cas provoquer sa dissociation ou sa désactivation. Lorsque les enzymes ne fonctionnent pas correctement, la cellule ou la bactérie mourra.

Lorsque le chlore est ajouté à l'eau, l'acide hypochlorique est formé (eau de javel):
Cl2 + H2O -> HOCl + H+ + Cl-

Selon la valeur du pH, l'acide hypochlorique se dissocie partiellement en ion hypochlorite:
Cl2 + 2H2O -> HOCl + H3O + Cl-
HOCl + H
2O -> H3O+ + OCl-

Celui-ci ce dissocie en chlore et en atome d'oxygène:
OCl- -> Cl- + O

L'acide hypochlorique (HOCl, qui est électriquement neutre) et les ions d'hypochlorite (LCO -, électriquement négatif) formeront du chlore libre quand ils agissent ensemble. Ceci provoque une désinfection efficace. Les deux substances ont de bons désinfectants. L'acide hypochlorite est plus réactif et est un désinfectant plus fort que l'hypochlorite. L'acide hypochlorite est dissocié en acide chlorhydrique (HCl) et en atome d'oxygène. L'atome d'oxygène est un désinfectant puissant.
Les propriétés désinfectantes du chlore dans l'eau sont basées sur la puissance d'oxydation des atomes d'oxygène libres et sur les réactions de substitution de chlore.

Les membranes des cellules des micro-organismes pathogènes sont négativement chargées par nature. En tant que telles, elles peuvent être pénétrées par l'acide hypochlorite neutre, plutôt que par l'ion négativement chargé hypochlorite. L'acide hypochlorite peut pénétrer les couches de boue, les membranes des cellules et les couches protectrices de micro-organismes et tue de ce fait efficacement les microbes pathogènes. Les micro-organismes seront détruits ou ne pourront plus se dupliquer.

L'efficacité de la désinfection est déterminée par le pH de l'eau. La désinfection au chlore a lieu de façon optimale quand le pH est entre 5.5 et 7.5. L'acide hypochlorique (HOCl) réagit lui plus rapidement que les ions hypochlorites (LCO-); il est entre 80 et 100% plus efficace. Le niveau d'acide hypochlorique diminuera quand la valeur du pH sera plus élevée. Avec une valeur du pH de 6 le niveau de l'acide hypochlorique est de 80%, alors que la concentration des ions d'hypochlorite est de 20%. Quand la valeur du pH est 8, ce dernier pourcentage est inversé.
Quand la valeur du pH est 7.5, les concentrations en acide hypochlorique et en ions hypochlorite sont à peu près égales. 

 

Quels facteurs détermine l'efficacité de la désinfection au chlore?

Les facteurs qui déterminent l'efficacité de la désinfection au chlore sont les suivants:
Concentrations en chlore, temps de contact, température, pH, nombre et types de micro-organismes, concentrations en matière organique dans l'eau.





Tableau : temps de désinfection pour différents types de micro-organismes pathogènes avec de l'eau chloré, celle-ci contenant une concentration en chlore de 1 mg/l (1 ppm) alors que pH = 7.5 et T=25°C

Temps de désinfection des polluants fécaux avec de l'eau chloré

 

E. coli 0157 H7 bacterium

< 1 minute

Hepatitis A virus

environ 16 minutes

Giardia parasite

environ 45 minutes

Cryptosporidium

environ 9600 minutes (6-7 jours)



Quels sont les effets du chlore sur la santé :

La réaction du corps humain au chlore dépend de la concentration en chlore présent dans l'air, de la durée et de la fréquence de l'exposition. Les effets dépendent également de la santé des individus et des conditions environnementales pendant l'exposition.
Quand de petites quantités de chlore sont inhalées pendant des périodes de temps courtes, ceci peut affecter le système de respiration. Les effets varient de simples douleurs au cou, à des toux, ou à l'accumulation de liquide dans les poumons. Le chlore peut également causer des irritations de la peau et des yeux. Ces effets ne sont pas observés dans des conditions normales. Quand le chlore pénètre dans le corps il n'est pas très persistant, en raison de sa réactivité.
Le chlore pur peut être très toxique et peut même être mortel. Pendant la première guerre mondiale le chlore gazeux a été employé sur une grande échelle pour blesser ou tuer les soldats ennemis. Les Allemands furent les premiers à employer le chlore gazeux contre leurs ennemis.
Le chlore est beaucoup plus dense que l'air, et se présente donc sous forme de vapeur toxique au-dessus du sol. Le gaz de chlore affecte les membranes muqueuses (nez, gorge, yeux). Le chlore est toxique pour les membranes muqueuses parce qu'il les dissout, permettant au chlore gazeux de pénétrer dans les vaisseaux sanguins. Quand le gaz de chlore est respiré, les poumons se remplissent de fluide, provoquant l'asphyxie des personnes.

 


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