Chlore eau de javel

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Introduction

Il s'agit, et de très loin , de la technique la plus utilisée en France et dans le monde.
Toutefois il y a plus d'échecs et de problèmes que de succès avec la chloration.
Ceci est causé par:
- la faible stabilité de l'eau de javel dans le temps. De nombreuses impuretés, la lumière, la chaleur, décomposent l'eau de javel,

- les formes ioniques (et non ioniques) de l'eau de javel dans l'eau. Sous le nom de chlore libre l'on associe un ion OCl- et l'acide hypochloreux. Selon le pH de l'eau l'on aura plus ou moins d'acide hypochloreux, beaucoup plus actif en désinfection. Demander 2 à 3 mg/l de chlore libre dans un réseau d'eau chaude sanitaire, sans imposer un minimum d'acide hypochloreux ne peut conduire qu'à des échecs dans certains cas. Ceci est expliqué plus loin dans la page. De même, l'équilibre entre les 2 formes dépend de la température de l'eau. Demander en même temps de chlorer l'eau à 2-3 mg/ en chlore libre (quelle forme !!) et de chauffer l'eau complique la situation.

- la grande corrosivité de l'eau de javel. L'eau de javel corrode fortement. Cette corrosion est accentuée par:

- l'adoucissement partiel de l'eau. Chlorer une eau qui est passée sur un adoucisseur ne peut que conduire à une catastrophe en terme de corrosion, non seulement sur l'acier mais aussi l'acier galvanisé, voire le cuivre,
- le chauffage de l'eau. La cinétique de la corrosion dépend de la température et ceci est d'autant plus vrai en présence de chlore. Si en plus l'eau, au niveau de la peau des surfaces chaudes dépasse 55 °C, la plupart des traitements anticorrosion agréés par le CSTB (mélanges de silicates, orthophosphates et polyphosphates) s'écroulent dans le fonctionnement anticorrosion. Contrairement aux eaux industrielles qui peuvent utiliser des polymères ou des phosphonates pour stabiliser les inhibiteurs, ceci n'est pas possible dans l'eau chaude sanitaire,
- les surdosages. A 20 voire 50 mg/l de chlore libre, lors d'un nettoyage, l'on aura des dégâts majeurs dans les réseaux. Un suivi des nettoyages avec des coupons de corrosion s'impose,

- le caractère alcalin de l'eau de javel qui peut conduire, au point d'injection, à un entartrage,

- le dégazage du produit qui ne facilite pas son injection.

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La forme active de l'eau de javel

Ce n'est pas parce qu'elle est très utilisée qu'elle est efficace tout le temps.
En effet, comme on le constatera plus loin, l'eau de javel n'est pas stable et une eau de javel à 12 % peut très bien n'être qu'à 7 % quelques semaines plus tard.
Par ailleurs, l'espèce chimique la plus active en désinfection est la forme non ionisée HOCl.
L'eau chaude sanitaire (comme l'eau de refroidissement) étant naturellement alcaline, et l'eau de javel étant fortement basique, l'on a souvent un pH de l'eau chlorée, supérieur à 7,5.
La quantité réelle de l'espèce la plus active ne dépasse souvent pas 50 % du chlore "libre" mesuré.
La formule de calcul est la suivante:

HOCl / (HOCl+OCl-) = 1/(1+(OCl-/HOCl)) = 1/(1+(Ki/H+))

Avec Ki la constante de dissociation de HOCl calculé à partir de (H+) x (OCl-) / (HOCl).

A 20oC et pH 8, le % d'HOCl est le suivant:

100 x [ 1 + (Ki / H+) ]-1 = 100 x [ 1 + (2.621 x 10-8 / 8) ]-1 = 100 / 3.61 = 27.65%

Ceci explique l'absence d'efficacité rencontrée par les exploitants avec l'eau de javel ou des écarts à résiduel de chlore libre identique.

Le tableau donne ainsi à diverses températures et pH l'évolution de la concentration en HOCl

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La courbe suivante montre bien la dissociation de l'acide hypochloreux:

Pour des pseudomonas l'impact du pH de l'eau sur la cinétique de disparition de ces bactéries est spectaculaire:
Pour passer de 106 à 102 pseudomonas, il faut en laboratoire.

3 mn à pH 7,0 et 1,13 mg/l de HOCl / OCl-
17 mn à pH 8 (1,13 mg/l) de HOCl/OCl-)
30 mn à pH 9,0 (1,07 mg/l de HOCl/OCl-).

Il est ainsi totalement illusoire de vouloir désinfecter une eau, dans des conditions similaires de temps de séjour (âge de l'eau ou temps de contact), avec une eau douce, peu tamponnée, et une eau naturellement alcaline.
L'eau de javel, pour introduire 3 mg/l de chlore libre, va remonter spectaculairement le pH.
L'eau de Javel à 48° Cl (eau de javel industrielle) contient ainsi environ 12 % en poids de chlore et elle peut libérer 48 l par litre de chlore.

En réalité la durée de vie du produit (période durant laquelle 50 % du chlore se transforme en chlorure) dépend de la température de la solution, du pH et de la concentration en chlore.
Ainsi pour l'eau de javel concentrée (12 - 13 %) la conservation au froid s'impose :
Le tableau ci-après donne la durée de demi-vie T½ en fonction de la température pour une eau de javel.

Une eau de Javel qui sort de l'usine de production qui a une concentration de l'ordre de 12 % en chlore aura peut être une concentration réelle de 8 % à l'arrivée dans votre établissement.

Si vous stockez les bidons d'eau de javel à la chaufferie, vous allez peut être utiliser un produit 5 fois moins concentré que ce que vous pensez.
Si vous ne pilotez pas votre système d'injection avec une mesure en continu du chlore ou du potentiel redox, la désinfection ne se fera pas.
La dilution augmente la stabilité de l'eau de javel.

Pour augmenter la stabilité, l'eau de javel contient souvent de la soude caustique en excès (pH > 11).

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Chaque fois que l'on ajoute 1 ppm de NaClO l'on ajoute indirectement 1 ppm de TAC et le pH monte.
Pour des eaux naturelles avec un pH initial faible, l'addition d'eau de javel peut l'augmenter de manière significative et favorise la forme OCl- au lieu de la forme HOCl.
Pour les eaux naturellement alcalines, l'incidence devient négligeable sauf au moment des phases de nettoyage.

Localement, au point d'injection, le risque d'entartrage est majeur avec formation, en pH alcalin, de carbonate de calcium.
Le tableau reprenant les avantages et les inconvénients de l'eau de javel est donné ci-après :

Ce produit fait partie des solutions recommandées par le DGS pour la désinfection des réseaux.

Ainsi dans l'annexe 2 de la circulaire 37/311 du 24 avril 1997 une des désinfections suggérées consiste à ajouter 15 mg / l de chlore libre et laisser agir 24 heures (ou utiliser 50 mg/l de chlore libre pendant 12 heures).

Les sociétés de traitement d'eau qui fournissent les équipements de chloration livrent le plus souvent une eau de javel modifiée.
Cette modification peut réduire le caractère entartrant du produit. Il est ainsi ajouté dans l'eau de javel de petites quantités de polyphosphate. Cette molécule réduit ainsi le risque d'entartrage au niveau du point d'injection.
En général, malgré cet ajout, ce produit reste compatible avec les exigences de l'eau chaude sanitaire.
Il est aussi possible de stabiliser l'eau de javel en rajoutant certaines molécules (acide sulfamique, hydantoïne, surfactant, argiles genre bentonite …) . L'eau de javel dans ce cas n'est plus compatible avec l'ECS.

Remarque :l'eau de javel est un produit industriel et les analyses des impuretés (métaux lourds, …) sont rarement pratiquées ou demandées dans les prescriptions d'achat.
Il est donc important de connaître de son fournisseur, pour l'utilisation en ECS les impuretés et l' " alimentarité " du produit.

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Autres produits

L'on trouve dans le commerce :
L'hypochlorite de calcium (sel de calcium de l'acide hypochloreux). Ce solide présente dans notre cas peu d'intérêt car sa mise en œuvre est complexe (solution à préparer, entartrage au niveau du pont d'injection,
Les isocyanurates (dichloro et trichloro qui libèrent de l'acide hypochloreux). Ces produits correspondent plus aux besoins des eaux industrielles. L'acide isocyanurique libéré stabilise l'acide hypochloreux,
des composés de l'hydantoïne et du chlore (souvent associé au brome avec les chloro-bromo-hydantoïne). Ces produits sont strictement réservés aux eaux industrielles.

Pour conclure
l'eau de javel est le meilleur choix dans les produits chlorés pour l'eau chaude sanitaire. Avec les eaux industrielles cette molécule sera, si l'on souhaite utiliser ce désinfectant, associée à d'autres produits (bromure, stabilisants..)

L'eau de javel pose de nombreux problèmes d'exploitation et les résultats sont souvent médiocres:

- problèmes d'injection.
Ce produit dégaze et les pompes doseuses désamorcent. Vous devez utiliser un matériel d'injection d'un fabricant reconnu comme spécialiste dans l'injection d'eau de javel,

- problèmes de régulation.
La mesure du chlore libre en continu n'est pas simple. Que mesurer? Le potentiel redox, le chlore avec une sonde ampérométrique? Vous devez là aussi travailler étroitement avec un bureau d'étude spécialisé, en utilisant un matériel reconnu,

- problèmes d'étalonnage de la chaîne de mesure.
Vous devez contrôler régulièrement votre sonde et la valeur lue, en utilisant un système de dosage colorimétrique avec des pastilles dites DPD. La fréquence du contrôle sera déterminée par votre bureau d'études lors de l'audit. Elle est en moyenne de 8 jours,

- problème de dosage. Quel dosage employer?
2 mg/l de chlore libre?
3 mg/l de chlore libre?
la réponse n'est pas simple et elle explique souvent pourquoi malgré un résiduel de chlore libre l'on observe encore des légionelles.
La régulation joue un grand rôle et vous devez utiliser un très bon équipement.
Faites vous aussi aider. L'eau de javel n'est malheureusement pas la solution miracle.

- problème d'entartrage au point d'injection?
C'est un problème bien connu. Ce produit doit être injecté dans une zone à forte turbulence.

- problème de corrosion?
L'injection d'eau de javel avec un résiduel de 2 à 3 mg/l de chlore libre, conformément aux recommandations des circulaires, multiplie souvent la vitesse de corrosion par 5 en absence d'un inhibiteur de la corrosion adapté et par 2 à 3 en présence d'inhibiteur dans les réseaux d'eau chaude sanitaire.
Il n'est pas rare de mesurer, une corrosion avec un système électrique de 200 µm par an et dans certains cas de 500 µm par an.

La chloration est probablement la technique générant le plus de corrosion pour les installations en acier, acier galvanisé, cuivre, ...

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Mise à jour juillet 2001- Révision 1-
copyright IRH Environnement et Jean-Louis ROUBATY 2001