UPThèses

Ce travail décrit la réactivité du chlore et de la monochloramine sur les aminophénols en solution aqueuse. Cette étude a ciblé, d'une part la détermination des vitesses réactionnelles de chloration et de monochloramination des aminophénols et d'autre part, l'identification des sous-produits d'oxydation formés. Les demandes en oxydant et le potentiel de formation en composés organohalogénés adsorbables (AOX), chloroforme, acides haloacétiques (HAA) and haloacétonitriles (HAN) ont été déterminés lors de la chloration et la monochloramination des aminophénols. Les 3-aminochlorophénols et le 2-amino-3H-phénoxazin-3-one (APX) ont été respectivement identifiés lors de la monochloramination de 3AP et 2AP. L'étude cinétique de la chloration des aminophénols en réacteur continu a montré que les vitesses sont du même ordre de grandeur pour le 2-aminophénol (2AP) et le 3-aminophénol (3AP) à pH neutre. La modélisation cinétique de la chloration du 3AP a indiqué que la forme aminophénolate est la plus réactive vis-à-vis du chlore. Quant à l'étude cinétique de monochloramination du 3AP en réacteur fermé, elle a permis de conclure que la vitesse de monochloramination diminue en passant du pH 7 à 9 et la forme neutre de 3AP est la plus réactive vis-à-vis de la monochloramine. Par comparaison, la vitesse de chloration du 3AP a été plus importante d'un facteur 105 à celle de la monochloramination.

Legionella est une bactérie pathogène, ubiquitaire des environnements aqueux. L'utilisation des eaux de surface, par les centrales nucléaires, provoque un réchauffement de ces eaux, qui associé aux conditions de fonctionnement peut entraîner sa prolifération. Afin de limiter le développement de cette bactérie, en deçà des seuils réglementaires, EDF met en œuvre un traitement à la monochloramine dans ses circuits. Notre étude a eu pour but d’améliorer les connaissances sur les associations entre les légionelles et leur principal hôte : les amibes, et sur les facteurs susceptibles d’influencer leur sensibilité au traitement biocide. Nous avons, tout d’abord, mis en évidence la permissivité de 12 souches d’amibes à 2 souches de L. pneumophila. La température est apparue comme le paramètre le plus influant, la prolifération de Legionella semble favorisée à 40°C. Puis, nous avons cherché à développer un protocole pour séparer Legionella selon son état d’association. Ce protocole n’est pas abouti à l’heure actuelle. Finalement, nous avons comparé la sensibilité, de Legionella, dans différents états physiologiques et étudié l’impact de la qualité de l’eau et des MES. Les cellules post-amibes et dans une moindre mesure, les cellules en phases stationnaires sont les moins sensibles. L’effet de la matrice a été mis en évidence pour l’eau de Vienne, par contre la sensibilité n’a pas été modifiée suite à l’élimination ou l’enrichissement en MES. Cette étude constitue une base de connaissances nouvelles pour orienter les choix de gestion du traitement anti-Legionella à la monochloramine et d’exploitation des circuits.

Ce travail a été consacré à l'étude des sous-produits de désinfection formés lors de la chloration des eaux de piscine publiques. En effet, parallèlement à son action désinfectante, le chlore réagit sur les composés organiques et minéraux introduits dans l'eau des bassins par les baigneurs (urine, sueur, ...) pour former des sous-produits indésirables (chloramines et composés organohalogénés). Des analyses d'urée, principal composé précurseur de chloramines inorganiques, ont été effectuées dans une cinquantaine d'eaux de piscine. Les concentrations mesurées ont été comprises entre 0,14 et 3,67 mg/L (valeur moyenne : 1,08 mg/L ; écart-type : 0,70 mg/L). L'étude de la réactivité du chlore sur l'urée (cinétique et consommation de chlore) effectuée sous différentes conditions expérimentales a mis en évidence une très grande stabilité de l'urée en présence de chlore libre dans les eaux de piscines. Les analyses de sous-produits de chloration ont démontré que l'hydrate de chloral représente l'un des sous-produits de chloration majoritaire avec les acides dichloroacétique et trichloroacétique. Cette étude a aussi permis de déterminer la constante cinétique d'hydrolyse de l'hydrate de chloral dans l'eau, l'influence du pH et de la température sur la vitesse d'hydrolyse, ainsi que les potentiels de formation d'hydrate de chloral à partir de quelques constituants de l'urine. La dernière partie de ce travail a porté sur l'étude de la réactivité de l'ozone sur le chlore et sur des sous-produits de chloration ainsi que sur l'étude de l'incidence d'une préozonation des eaux de piscines (en absence et en présence de chlore libre) sur la formation des sous-produits organohalogénés lors d'une post-chloration.

Cette étude a eu pour but d'étudier la réactivité de la monochloramine sur des composés phénoliques simples en solution aqueuse. Les expériences ont été réalisées à température ambiante, à pH compris entre 5 et 14, et en utilisant des rapports de concentrations Chlorure d'ammonium/Chlore (N/Cl) compris entre 1,08 et 31,2 mol/mol pour la préparation des solutions de monochloramine. Une étude préliminaire effectuée en absence de composés organiques a permis de proposer un modèle cinétique capable de décrire les cinétiques de décomposition de la monochloramine, dans l'eau ultrapure non tamponnée et tamponnée (tampon phosphates) et de modéliser les évolutions des concentrations en monochloramine, dichloramine et en chlore libre dans une large gamme de valeurs de pH et de rapport N/Cl. L'étude de la réactivité de la monochloramine sur six composés phénoliques (phénol, catéchol, résorcinol, hydroquinone, pyrogallol et phloroglucinol) et de quelques matières organiques extraites d'eaux naturelles, a permis de déterminer des demandes en monochloramine et de montrer l'influence du rapport N/Cl sur les rendements de formation de chloroforme, d'acides chloroacétiques, de composés organochlorés totaux (AOX) ainsi que sur l'évolution du Carbone Organique Total (COT). Une étude cinétique détaillée a permis de déterminer les constantes cinétiques absolues de réaction de la monochloramine sur les trois formes acido-basique du résorcinol et de ses premiers sous-produits de réaction. La modélisation cinétique a permis de démontrer que le chlore libre, issu de l'hydrolyse de la monochloramine, contribue d'une manière importante à l'oxydation du résorcinol aux faibles valeurs...