Efficacité des UVc sur les chloramines.

Revue et commentaires des publications scientifiques.

Depuis quelques mois, bon nombre d'informations pseudo-scientifiques sont présentées au grand public. Le but de cette page est de fournir l'accès aux informations scientifiques brutes (sans modification du contenu) et d'apporter un commentaire, le plus neutre possible à ces informations. Le contenu de cette page peut paraître très technique mais reste essentiel à tous ceux qui souhaitent connaitre le fonctionnement des déchloraminateurs UV basse ou moyen pression.

Il semble que nous ne sommes pas les seuls à être inondés de désinformations, les américains sont également confrontés aux mêmes problèmes. 

Nous restons ouverts à toutes questions relatives à ce sujet.  Nous pouvons fournir sur simple demande les articles scientifiques originaux.

I) Rappel de photochimie

Les chloramines sont issues de la mauvaise dégradation, par le chlore, de la matière organique apportée par les baigneurs. Ces chloramines se forment de manière systématique dans les bassins accueillant des baigneurs.  

L’effet de "déchloramination" par un rayonnement UV n’est théoriquement possible que par 2 actions.

1) Soit le rayonnement induit une destruction directe des chloramines, c’est la photolyse.

2) Soit les UVc agissent en amont de la formation des chloramines.

Les études scientifiques  montrent que les chloramines sont en fait détruites par photolyse (1-2).

 La vitesse de photolyse (destruction des chloramines) dépend de 4 paramètres 

1.      la longueur d’onde du rayonnement

2.      l’absorption du rayonnement par le composé

3.      le rendement quantique de photolyse (le pourcentage de photon ou élément de lumière)  absorbé qui sert à casser cette molécule)

4.      le flux photonique (la quantité d’énergie à ce rayonnement : la Dose UV).

 En résumé, pour détruire efficacement une molécule, il est nécessaire mais pas suffisant que cette molécule absorbe le rayonnement UVc. Il faut ensuite que le rendement quantique de photolyse à cette longueur d’onde soit le plus élevé possible et enfin que le flux photonique soit suffisamment important.

II) Etude des 4 paramètres de photolyse.

Issu de "UV photodegradation of inorganic Chloramines” (Li and Blatchley, 2009) et “la déchloramination des eaux de piscines par irradiation UV. Etude bibliographique”  (De Laat et Berne, 2009).  

1. La longueur d'onde d'émission des lampes UV

Comme on le voit dans les 2 spectres d’émissions des lampes basse et moyenne pression les longueurs d’onde dépendent fortement du type de lampe. La lampe Basse pression émet principalement une seule longueur d’onde à 253.7 nm (on dit, par abus de langage 254 nm). La lampe Moyenne pression émet dans une multitude de longueurs d’onde UV entre 200 et 400 nm. Il est essentiel de noter que les déchloraminateurs moyenne pression commercialisés sont équipés de gaine quartz qui coupent les longueurs d’onde inférieures à 230 ou 240 nm.

Les longueurs d’onde UV les plus intenses dans les lampes moyenne pression sont : 248.3 ; 253-260 ; 265.3 ; 269.9 ; 280.3 ; 296.7 ; 302.3 ; 313  et 365 nm

2. L’absorption du rayonnement par le composé

L’absorption des différentes chloramines en fonction des longueurs d’onde est représentée dans les graphiques ci dessous.

Si l’on se base sur ces travaux  on note que les longueurs d’onde optimales d’absorption des chloramines sont :

Monochloramine  (NH₂Cl): l  = 244 nm

Dichloramine (NHCl₂) : l  = proche de 200 nm et une autre bande moins intense entre 290 et 300 nm

Trichloramine (NCl₃) : l  = une bande très intense à 220 nm et 2 faibles vers 260 nm  et 337 nm

En travaillant donc avec des lampes basse pression monochromatique à 254 nm,  il y a une forte absorption des monochloramines. Pour la di et la trichloramine, on est plus éloigné des maximums d’absorption. L’action des lampes basse pression est donc plus importante sur la monochloramine que sur la di et la trichloramine.

3. et 4.    Indirectement, le rendement quantique de photolyse ainsi que l’influence du flux photonique (la Dose UV) sont observables dans les graphiques suivants (Li et Blatchely 2008).

Commentaire :

On voit qu’une dose inférieure à 100 mJ/cm² à 222 nm induit une réduction d’environ 10% de la concentration en monochloramine, 60 % de celle en dichloramine et environ 70 % de celle en trichloramine. On peut en déduire la très forte efficacité de destruction de l’ensemble des chloramines même à des doses très faibles.

Ces travaux ont également mis en évidence les résultats  suivants pour une dose UVc à 254 nm de 100 mJ/cm² :

On en déduit que l’on a une destruction de 30% des monochloramines et de 10% des di et trichloramines. Et ce avec une dose de 100 mJ/cm². 

En conclusion de cette étude on peut simplement dire, que pour les 3 longueurs d’onde étudiées, on observe une destruction des chloramines (sauf dans le cas de la monochloramine à 282 nm). Cette réduction est fortement dépendante de la longueur d’onde et de la puissance mises en œuvre. Il est important de bien prendre en compte que dans le cas d’un déchloraminateur en piscine, la dose uv délivrée est « seulement » de l’ordre de 60 mJ/cm², avec un passage sur le réacteur plusieurs fois par jour.

III) Etude de l’évolution du trichlorure d’azote (chloramine) et des trihalométhanes(chloroforme) dans l’eau et l’air des piscines chlorées, Exploration des voies de réduction de cette contamination

(Thèse soutenue a l'université de Rennes 1 en 2007 par Hélène Hamel)

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