- - la grande pureté des matières premières utilisées permet de garantir de très faibles teneurs en métaux et en ions bromates, ce qui rend l’eau de Javel issue du procédé « Haut-Titre » tout à fait adaptée au traitement de l'eau potable,
- - la plus faible teneur en sel de la Javel issue du procédé « Haut-Titre » permet de disposer, à masse égale et en comparaison à une eau de Javel standard, d’une quantité supérieure de chlore actif et confère une stabilité dans le temps supérieure aux autres extraits de Javel : après un mois de stockage à température ambiante, une eau de Javel issue du procédé « Haut-Titre » a un pourcentage de chlore actif supérieur de 0,5 % (soit près de 3° chlorométrique) et contient 3 g/L de chlorate de sodium de moins qu’une eau de Javel de mêmes caractéristiques initiales.
Ces caractéristiques confèrent à l'eau de Javel issue du procédé « Haut-Titre » un intérêt indéniable.
Les dérivés chlorés sont employés pour leurs propriétés oxydantes et biocides dans différents domaines, dont l’antisepsie et la désinfection. Leur activité est due au pouvoir oxydant de l’acide hypochloreux qui détruit les cellules des micro-organismes. Parmi les substances qui génèrent de l'acide hypochloreux, on trouve le chlore en solution aqueuse et les hypochlorites. Les eaux et extraits de Javel sont des solutions aqueuses d’hypochlorite de sodium principalement obtenues en faisant réagir du chlore sur la soude caustique.
Cl₂ + 2NaOH → NaClO + NaCl + H₂O
Eau ou extrait de Javel
Ces solutions contiennent une certaine quantité de chlorure de sodium (NaCl), qui se forme systématiquement avec la molécule d’hypochlorite (NaClO). Ce sel est une charge inutile, sans effet oxydant ni biocide.
Le procédé « Haut-Titre » de fabrication de l'eau de Javel
Il existe deux procédés de fabrication de l’eau de Javel :
- * Le procédé standard, qui fait réagir le chlore avec une solution de soude à 20 %, conduit à une eau de Javel à 13 % de chlore actif (appelée auparavant « 50° chlorométrique »). Tout le chlorure de sodium sous-produit de la réaction est présent.
- * Le procédé original Atofina « Haut-Titre », qui fait réagir le chlore avec une solution de soude à 50 %, tous deux de haute pureté, conduit à une eau de Javel à 24 % de chlore actif (appelée auparavant « 100° chlorométrique »), dans laquelle la moitié du sel est éli-
[Photo : Graphique 1 : Évolution du pourcentage de chlore actif en fonction du temps.]
On peut ensuite préparer par dilution des solutions de titres plus faibles.
Les eaux et extraits de Javel Atofina issus du procédé « Haut-Titre » offrent plusieurs avantages :
* Ils sont préparés à partir de matières premières de haute pureté :
- les teneurs en métaux, qui ont une influence sur la stabilité des eaux de Javel, sont fortement diminuées,
- la teneur en ions bromates, paramètre important pour le domaine de l'eau potable, est très faible.
* Ils ont une densité inférieure à ceux issus d'un procédé standard car ils sont partiellement débarrassés de leur sel. À masse égale, l'utilisateur dispose donc d'une quantité supérieure de chlore actif (encadré ci-dessous) lorsqu’il utilise une eau de Javel issue du procédé « Haut-Titre ».
* Ils ont une stabilité supérieure aux autres extraits de Javel obtenus par le procédé standard.
La stabilité de l’eau de Javel
Il faut retenir que toute solution d’eau de Javel évolue mais certaines précautions de fabrication et de conservation permettent d’en améliorer la stabilité. Parmi les facteurs de décomposition, on peut citer la température, la concentration de la solution, la lumière, la présence de métaux et la teneur en sel. Il existe deux mécanismes de dégradation de l’eau de Javel.
[Encart :
Pouvoir désinfectant par unité de poids
Un camion de 25 tonnes de Javel 55° chlorométrique issue des procédés standard (14,3 % de chlore actif, densité moyenne de 1,22) représente 20 492 litres de Javel, soit, après dilution, 31 133 litres de Javel à 9,6 % de chlore actif (densité moyenne de 1,16), équivalents à 124 534 berlingots ménagers de 250 ml.
Un camion de 25 tonnes de Javel 55° chlorométrique issue du procédé « Haut-Titre » (14,8 % de chlore actif, densité moyenne de 1,18) représente 21 186 litres de Javel, soit, après dilution, 33 315 litres de Javel à 9,6 % de chlore actif (densité moyenne de 1,12), équivalents à 133 260 berlingots ménagers de 250 ml, soit 7 % de plus.
Les eaux et extraits de Javel issus du procédé « Haut-Titre » ont un pouvoir désinfectant par unité de poids supérieur aux eaux et extraits de Javel issus des procédés standards.]
Dégradation de l'eau de Javel avec libération d'oxygène
La dégradation de l'eau de Javel avec libération d'oxygène suit la réaction :
2 NaClO → 2 NaCl + O₂ (gaz)
Cette réaction est favorisée par la présence de certains métaux. Elle est particulièrement préjudiciable dans le cas où l’eau de Javel est destinée à être conditionnée en emballages fermés. Sous l’action de l’oxygène dégagé, les emballages gonflent et risquent de perdre leur étanchéité.
Pour éviter cet inconvénient, les eaux de Javel doivent être fabriquées à partir de matières premières à faibles teneurs en métaux. Leur fabrication et leur stockage doivent être réalisés dans des matériaux adaptés tels les matières plastiques ou un métal inerte (titane). Au cours de la manipulation de l’eau de Javel, son transport, son stockage ou son conditionnement, il est impératif d’éviter tout contact avec des matériaux métalliques tels que le fer, les aciers (même inoxydables), le cuivre, le laiton, le zinc.
Ces précautions permettent une conservation durable du produit tant au stade de la distribution que chez l'utilisateur final.
Un test applicatif appelé « test de gonflement » (voir encadré page suivante) permet de déceler la présence de métaux influençant la stabilité. Ce test consiste à faire subir à l’eau de Javel un vieillissement accéléré. Le dégagement gazeux observé est représentatif d'un stockage à température ambiante pendant une longue durée.
Nos études, confirmant les données de la littérature, ont mis en évidence l’influence de certains métaux, et particulièrement du nickel et du cobalt même à très faibles teneurs, sur la stabilité de l'eau de Javel.
Le test de gonflement est pratiqué systématiquement sur chaque expédition d’eau de Javel Atofina issue du procédé « Haut-Titre ».
Dégradation de l'eau de Javel avec formation de chlorate
La dégradation de l'eau de Javel avec formation de chlorate suit la réaction :
3 NaClO → NaClO₃ + 2 NaCl
Il a été montré dans la littérature que cette décomposition se déroulait en deux étapes :
2 NaClO → NaClO₂ + NaCl (1)
puis,
NaClO + NaClO₂ → NaClO₃ + NaCl (2)
L'étape (1) étant lente alors que l’étape (2) est très rapide. Les vitesses de réaction (du second ordre par rapport à la concentration en ions hypochlorites) sont influencées par la force ionique du milieu. Les ions chlorures (Cl⁻) en particulier, mais également les ions hydroxydes (OH⁻) et carbonates (CO₃²⁻) augmentent les vitesses de décomposition mais n’ont pas d'effet catalytique spécifique. Par ailleurs, la vitesse de décomposition est
[Photo : Graphique 2 : Évolution de la teneur en chlorate en fonction du temps.]
à peu près doublée quand la température s'élève de 5 °C. Des essais comparatifs réalisés par nos laboratoires ont mis en évidence l'influence de la teneur en chlorure de sodium sur la stabilité des solutions d’eau de Javel.
Le graphique 1 montre la diminution du pourcentage de chlore actif, pour des solutions à 14,8 % de chlore actif (soit environ 55° chlorométrique), lors d’un stockage à température ambiante :
- * Pour une eau de Javel standard contenant environ 160 g/l de chlorure de sodium.
- * Pour une eau de Javel de même titre issue du procédé « Haut-Titre » et contenant environ 70 g/l de chlorure de sodium.
Le graphique 2 montre que la diminution du pourcentage de chlore actif s’accompagne d'une augmentation de la teneur en ions chlorates.
Ainsi, après un mois de stockage à température ambiante, une eau de Javel Atofina issue du procédé « Haut-Titre » :
- * possède un pourcentage de chlore actif supérieur de 0,5 % (soit près de 3° chlorométrique) à celui d'une eau de Javel standard de même titre,
- * contient 3 g/l de chlorate de sodium de moins qu’une eau de Javel standard de même titre et de même teneur initiale en chlorate.
Conclusion
L’eau de Javel Atofina issue du procédé « Haut-Titre » possède plusieurs atouts :
[Encart : texte : Le test de gonflement consiste à maintenir à 60 °C pendant 3 heures un volume de 100 ml d'eau de Javel et de mesurer le volume d’oxygène produit lors de sa dégradation. Le résultat est exprimé en pourcentage. Ce test accéléré simule le stockage de longue durée et à température ambiante de l'eau de Javel. La détermination régulière de ce paramètre (qui doit être inférieur à une limite fixée) permet de garantir la conservation durable du produit de l'usine de fabrication jusqu'à l'utilisateur final. Les eaux de Javel Atofina issues du procédé « Haut-Titre », fabriquées à partir de matières premières de haute pureté, sont systématiquement soumises au test de gonflement, et ce pour chaque expédition.]
- * Elle contient très peu de métaux en raison de la grande pureté des matières premières mises en œuvre lors de sa fabrication (chlore, soude, eau de dilution). Cette caractéristique permet de diminuer fortement la dégradation de l'eau de Javel avec dégagement d’oxygène et rend le produit tout à fait adapté à un conditionnement en emballage fermé (berlingot). Afin d’assurer la qualité du produit, un test de gonflement est pratiqué systématiquement sur chaque expédition d’eau de Javel issue du procédé « Haut-Titre ».
- * Elle contient très peu d'ions bromates, ce qui la rend tout à fait adaptée à son utilisation dans le domaine de l'eau potable.
- * Elle possède une densité inférieure à celle d'une eau de Javel standard de même titre. Ainsi, pour une même quantité livrée, l'utilisateur dispose d'une quantité supérieure de chlore actif et diminue pour une production donnée le nombre de rotations des camions de livraison.
- * Elle offre une stabilité plus grande qu'une eau de Javel standard de même titre. À 20 °C et sur une période d'un mois, l’eau de Javel issue du procédé « Haut-Titre » conserve un pourcentage de chlore actif supérieur de 0,5 % (soit près de 3° chlorométrique) et contient 3 g/l de chlorate de sodium de moins qu’une eau de Javel standard de même titre.
Références bibliographiques
(1) M.C. Patel, B.N. Mankad : J. Indian Chem. Soc., Ind. & News Ed., 17 (34), 236 (1954).
(2) M.W. Lister : Can. J. of Chemistry, 34, 465 (1956).
(3) G. Gordon, L. Adam, B. Bubnis : « Minimizing chlorate formation in drinking water when hypochlorite ion is the chlorinating agent », p. 58, Ed. AWWARF, Denver (1995).
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