Eau potable
Procédés par échange d'ions
Introduction
L'échange d'ions n'est pas un procédé universel pour le traitement de l'eau potable. Celui-ci utilise généralement d'autres techniques : coagulation, filtration, désinfection à l'ozone, au chlore ou à l'hypochlorite, charbon actif, ultrafiltration, et à partir d'eau de mer, osmose inverse. L'un des principaux objectifs du traitement de l'eau potaable est d'assurer une bonne qualité bactériologique de l'eau. Néanmoins l'échange d'ions est un procédé efficace pour l'élimination sélective de certains contaminants, essentiellement minéraux.
Contaminants
La table ci-dessous montre les contaminants qui peuvent être éliminés par échange d'ions, et quelques autres qui doivent faire appel à d'autre procédés.
| Contaminant | Commentaires | Élimination par échange d'ions |
|---|---|---|
| Dureté | Il n'y a pas de limite recommandée pour la dureté de l'eau potable. L'adoucissement est plutôt une question de confort. | Le procédé est un adoucissement normal, avec des résines spécialement agréées pour le traitement de l'eau potable. |
| Nitrate | L'ion nitrate n'est pas un problème pour les adultes, mais il est nocif pour les nourrissons. La limite recommandée est de 50 mg/L au maximum. | Le nitrate s'élimine avec des résines sélectives spéciales. |
| Perchlorate | L'ion perchlorate se trouve dans certaines nappes phréatiques à proximité de sites de production de combustibles pour fusées, de poudres et explosifs et de feux d'artifice. La limite recommandée en France est de 4 µg/L pour les nourrissons. | Le perchlorate s'élimine à l'aide de résines échangeuses d'anions spécifiques. Les résines utilisées en dénitratation sont aussi très efficaces pour le perchlorate. |
| Bore | L'acide borique est présent dans les permeats d'osmose inverse traitant de l'eau de mer, ainsi que dans les eaux souterraines de quelques régions du monde. La limite recommandée est de 0,5 mg/L. | Le bore s'élimine avec des résines sélectives spéciales. Voir Boron removal. |
| Plomb | Une présence excessive de plomb peut être due à d'anciennes tuyauteries faites avec ce métal lourd. | Le plomb peut être éliminé à l'aide de résines faiblement acides (carboxyliques). L'adoucissement élimine également les ions Pb. |
| Baryum | Le baryum est un composant — rare — de la dureté, et forme des sels très insolubles. La limite recommandée par l'OMS est de 0.7 mg/L. | Les résines fortement acides (sulfoniques, SAC) ont une haute sélectivité pour le baryum. |
| Chromate | La présence de chromate dans les nappes phréatiques est surtout due à des pollutions industrielles. La limite recommandée pour Cr(VI) est 50 µg/L. | Des résines faiblement basiques spéciales (WBA) peuvent être utilisées pour l'élimination du chromate. |
| Radium | Le radium est un composant de la dureté, mais il a une radioactivité naturelle. L'agence américaine EPA recommande une radioactivité totale (tous ions combinés) inférieure à 5 pCi/L (0.185 Bq/L). Le radium se trouve sous forme de traces dans les minerais d'uranium. | Il peut être éliminé avec des résines sulfoniques (SAC), donc aussi en adoucissement conventionnel. |
| Uranium | La toxicité de l'uranium n'est pas liée à sa radioactivité ; elle est purement chimique. La recommandation de l'OMS est de 30 µg/L. | L'uranium(VI) est présent dans la nature sous forme de l'ion uranyle UO2++ et s'élimine avec un échangeur d'anions faiblement (WBA) ou fortement (SBA) basique. |
| Autres métaux lourds | Des métaux lourds peuvent se trouver dans les eaux souterraines, naturellement ou par suite de pollution. | De nombreux métaux peuvent s'éliminer à l'aide de résines complexantes, mais celles-ci ne sont pas autorisées dans tous les pays. |
| Arsenic | As peut se trouver dans certaines eaux naturelles. La limite recommandée est de 10 µg/L. | Il n'existe pas de procédé sûr par échange d'ions pour éliminer l'arsenic. D'autres substrates, tels que l'hydroxyde de fer granulé ou le dioxyde de titane, peuvent être utilisés à cet effet. |
| Fluor | Les nappes phréatiques peuvent être contaminées par des ions fluorure d'origine industrielle, comme la production d'aluminium. La limite recommandée par l'OMS est de 1.5 mg/L. | Les résines échangeuses d'anions ont une faible sélectivité pour l'ion F–, donc il n'existe pas de procédé efficace par échange d'ions. Le procédé habituel utilise de l'alumine activée. |
| Matières organiques | Certaines matières organiques naturelles (NOM), notamment celles qui donnent une coloration indésirable à l'eau, peuvent être éliminées par échange d'ions. | Les résines utilisées dans ce cas sont des échangeurs fortement basiques acryliques ou styréniques sous forme Cl–. Elles sont régénérées au chlorure de sodium. |
Autres informations
- Voir l'article sur les échangeurs d'ions en eau potable publié en 2008 dans la revue française "L'eau, l'industrie et les nuisances" (fichier PDF).
- Voir la classification périodique des éléments (table de Mendeleiev) comprenant quelques données sur leur élimination sélective par échange d'ions.
- Voir aussi, dans une autre partie de mon site web, une rubrique "eau potable ou eau en bouteilles".
- Drinking water quality standards sur Wikipedia.
