Identification et quantification des sous-produits organohalogénés formés par réaction de la monochloramine avec les matières organiques naturelles d’eaux de surface

Identification and quantification of halogenated by-products formed by reaction of the monochloramine with natural organic matter of surface water

• Auteur / Autrice : David Blangis
• Direction : Bernard Legube, Florence Berne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie et microbiologie de l'eau
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie chimique, biologique et géologique (Poitiers2000-2008)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : École nationale supérieure d'ingénieurs (Poitiers ; 1984-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cinétique chimique

Cours d'eau

Sous-produits

Désinfection

Oxydants

Résumé

Les circuits de refroidissement semi-fermés (CRF) de centrales nucléaires sont propices au développement de biofilms et de micro-organismes pathogènes. De manière à limiter ces phénomènes de colonisation, la monochloramine est utilisée en tant que désinfectant. Ce réactif induit une formation de sous-produits organohalogénés indésirables (AOX pour Adsorbable Organic Halide), potentiellement toxiques, par réaction avec la matière organique naturelle des eaux, mais en quantité moindre qu’avec le chlore. Cette étude vise ainsi à préciser la nature des sous-produits organohalogénés générés par monochloramination d’eaux de surface. De par la faible consommation en monochloramine par les eaux naturelles (environ 0,1 mg Cl2/mg C en 24 h pour un taux de traitement initial de 0,8 mg Cl2/L), les quantités de AOX formés restent très limitées (inférieures à 10 µg Cl/mg C en 24 h). Parmi les sous-produits organohalogénés analysés, on retrouve principalement les acides haloacétiques qui peuvent représenter plus du tiers des AOX formés. Dans une moindre mesure, les haloacétonitriles, les chloropropanones ou encore la chloropicrine sont également détectés mais à des concentrations très faibles. Les trihalométhanes ne sont pas formés. Une importante part des AOX reste néanmoins non identifiée. Les AOX et les composés semi-volatils formés par monochloramination se dégradent en milieu aqueux d’autant plus que la température est élevée et que le pH est basique. Pour le DCAA, l’effet est contraire. Par contre, en présence d’un biofilm, le DCAA est rapidement décomposé.

The semi open cooling systems of nuclear power plant favours the growth of biofilm and pathogenic micro-organisms. To reduce or inhibit the phenomenon of colonization, monochloramine is used as a disinfectant. Nevertheless, this chemical induces the formation of undesirable and potentially toxic disinfectant by-products (such as AOX: Adsorbable Organic Halide), by reaction with dissolved organic matter (DOM) of water. The aim of this study was to specify the nature of the molecules formed by monochloramination of natural waters. Because of the low consumption of monochloramine into natural water (about 0,1 mg Cl2/mg C in 24 hours), the amounts of formed AOX were small (less than 10 µg Cl/mg C in 24 hours), so the concentrations of individual disinfectant by-products (DBP) were very low. Among these halogenated by-products, we found principally haloacetic acids and for a small part haloacetonitriles (HAN), haloketones (HK) or chloropicrin. But an important part is still unidentified. In aqueous environment, the degradation of AOX and semi-volatil compounds, formed by monochloramination, increase when the temperature and pH were high. For the DCAA, effects were opposite. Nevertheless, DCAA was quickly decomposed in the presence of biofilm.