Application de NaClO dans le traitement de l'eau

I. Propriétés de NaClO
L'hypochlorite de sodium est un composé inorganique de formule chimique NaClO. Il possède de fortes propriétés oxydantes et est facilement soluble dans l'eau et l'alcool. À l'état solide, le NaClO est une poudre blanche, tandis que les produits industriels courants sont des liquides incolores ou jaune clair. Sa teneur en chlore actif est de 10 à 12 % et son odeur est âcre. Une solution de NaClO [contenant plus de 5 % de chlore actif] est un produit chimique dangereux et doit être stockée et utilisée conformément aux exigences en vigueur pour une utilisation en toute sécurité.

II. Le rôle de NaClO
(1) Effet de la désinfection
Le mécanisme de désinfection du NaClO est principalement le suivant :
L'une d'elles est que le NaClO est hydrolysé en acide hypochloreux dans l'eau, puis que cet acide se décompose pour produire de l'oxygène écologique. La forte propriété oxydante de l'oxygène écologique dénature les protéines des bactéries et des virus, tuant ainsi les micro-organismes pathogènes.
NaClO+H2O=NaOH+HClO
HClO=HCl+{O}
Deuxièmement, l'acide hypochloreux peut non seulement réagir avec la paroi cellulaire, mais aussi, en raison de sa petite molécule et de son absence de charge, il peut envahir la cellule et oxyder la protéine, détruisant sa phosphate déshydrogénase, provoquant un trouble de son métabolisme du sucre et provoquant la mort :
R-NH-R+HClO=RNC+H2O
Le dosage du désinfectant NaClO doit être déterminé en fonction de l'objet de la désinfection, de la qualité de l'eau, du degré de pollution et de l'effet désinfectant souhaité. En conditions normales, le dosage pour la désinfection des installations d'approvisionnement en eau est de 1 à 3 mg/L ; celui pour la désinfection des eaux usées des hôpitaux est de 5 à 10 mg/L ; celui pour la désinfection des eaux usées des hôpitaux est de 30 à 50 mg/L pour les effluents de traitement primaire, de 15 à 25 mg/L pour les effluents de traitement secondaire ; et celui pour la désinfection des piscines est de 15 à 20 mg/L. Le dosage spécifique doit être ajusté en fonction de la situation réelle.
(2) Effets d'oxydation et de coagulation, d'élimination des algues, de fer et de manganèse
Les désinfectants chlorés ont généralement un effet coagulant grâce à leurs fortes propriétés oxydantes. Plus précisément, la fonction coagulante du NaClO oxyde principalement la matière organique de l'eau et la convertit en une forme facilement floculable, améliorant ainsi l'efficacité des unités de traitement ultérieures. Cependant, cet effet coagulant est plus couramment utilisé dans le traitement de l'eau, mais relativement moins dans le traitement des eaux usées.
Pour les eaux brutes contenant des algues, le NaClO a un effet éliminateur, détruisant ainsi la paroi cellulaire des algues et inhibant leur croissance. Cependant, son effet éliminateur est relativement limité. De plus, le NaClO a la capacité d'oxyder le fer et le manganèse, contribuant ainsi à la floculation et à l'élimination par précipitation. Cependant, comme pour l'élimination des algues, son pouvoir oxydant est faible, et le pH requis est élevé.
(3) Effets de décoloration et de blanchiment
Les effets de décoloration et de blanchiment du NaClO reposent principalement sur ses propriétés oxydantes. Il est généralement utilisé en association avec la coagulation et la sédimentation. Il peut décomposer efficacement les pigments et les matières organiques dans l'eau. Par exemple, il peut oxyder le fer divalent en fer trivalent, puis précipiter le fer trivalent par coagulation pour achever la décoloration de l'eau, ou oxyder certaines matières organiques colorées, puis les coaguler et les précipiter pour jouer un rôle de décoloration. Cependant, cet effet est également influencé par le pH. Un pH trop faible ou trop élevé réduit son efficacité de décoloration.
(4) Le rôle du nettoyage des membranes
L'encrassement des membranes est un problème technique encore mal résolu. Les micro-organismes et leurs métabolites sont des facteurs importants de l'encrassement des membranes lors du traitement. Dans le système membranaire, le NaClO permet d'éliminer efficacement les polluants organiques et inorganiques présents à la surface de la membrane, préservant ainsi sa perméabilité et son efficacité de traitement.
Le nettoyage au NaClO consiste principalement à nettoyer et à entretenir le système membranaire par oxydation, stérilisation, décomposition et élimination des polluants, afin d'assurer son bon fonctionnement et l'efficacité du traitement. En pratique, il est nécessaire de choisir judicieusement la concentration, la durée et la méthode de nettoyage du NaClO en fonction des conditions et exigences spécifiques pour obtenir un nettoyage optimal.
III. Préparation de NaClO
La réaction chimique pour la production industrielle à grande échelle de NaClO est :
Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO +H2O
La teneur effective en chlore de son NaClO fini est de 10 à 13 %.
De plus, du NaClO peut être produit par électrolyse d'eau salée diluée. Son principe de fonctionnement est le suivant :
NaCl+H2O→NaClO+H2↑
Réaction d'électrode :
Anode : 2Cl--2e→Cl2
Cathode : 2H++2e→H2
Réaction en solution : 2NaOH+Cl2→NaCl+NaClO+H2O
La concentration de NaClO produite par électrolyse est généralement de 0,6 à 0,9 %. En général, pour chaque kg de chlore efficace produit, environ 3 à 4,5 kg de sel sont consommés.
IV. Dosage de NaClO
Le dosage doit être déterminé en tenant compte de facteurs tels que la qualité de l'eau brute, le niveau de contamination microbienne, les objectifs de traitement et les coûts. Le dosage le plus adapté peut être obtenu par une optimisation progressive grâce à un processus scientifique d'essais en laboratoire, d'essais pilotes et de mise en service sur site.
Les méthodes de dosage du NaClO comprennent le dosage continu, le dosage intermittent et le dosage par impulsions. Le choix de la méthode de dosage spécifique nécessite une réflexion approfondie et détaillée, basée sur les scénarios d'application et les besoins réels.
L'effet désinfectant du NaClO est fortement influencé par le pH. En milieu acide, le NaClO offre un effet désinfectant optimal. Par conséquent, lors de l'ajout de NaClO, il est nécessaire de surveiller attentivement et de réguler raisonnablement le pH de l'eau afin d'assurer une désinfection optimale.
Après l'ajout de NaClO à l'eau, un certain temps est nécessaire pour que le mélange et la réaction soient complets et atteignent l'objectif de désinfection souhaité. En pratique, des mesures telles que l'optimisation de la conception du mélangeur, le réglage du débit d'eau et le réglage précis du point de dosage permettent de garantir un mélange parfait et une réaction efficace du NaClO avec l'eau.
Afin d'assurer la stabilité et l'efficacité du processus de dosage de NaClO, un système de surveillance complet peut être établi pour surveiller les indicateurs de dosage et de qualité de l'eau (tels que la teneur en chlore résiduel, le nombre total de bactéries, etc.) en temps réel et fournir des commentaires et des ajustements en temps opportun en fonction des résultats de la surveillance.
V. Stockage de NaClO
En tant que substance chimique, le NaClO ne convient pas au stockage à long terme, qu'il soit solide ou en solution. Ses conditions de stockage doivent être strictement contrôlées dans un environnement à l'abri de la lumière et à basse température. Lors de la production électrolytique de NaClO, il est recommandé d'adopter une stratégie de production et d'utilisation immédiates afin de réduire la durée de stockage. À une température inférieure à 30 °C, la perte quotidienne de chlore actif dans la solution de NaClO est comprise entre 0,1 et 0,15 mg/L ; à une température ambiante supérieure à 30 °C, elle peut atteindre 0,3 à 0,7 mg/L. Par conséquent, si une certaine quantité de NaClO doit être conservée en réserve pour une utilisation d'urgence, il est recommandé de ne pas stocker plus de 24 heures en été et d'une semaine en hiver.
VI. Conclusion
En tant que désinfectant chimique essentiel, le NaClO joue un rôle essentiel dans le traitement de l'eau et dans d'autres domaines. La maîtrise de ses principales caractéristiques et le contrôle scientifique et rationnel du processus de dosage sont essentiels pour garantir la qualité de l'eau et améliorer l'efficacité de la désinfection. À l'avenir, grâce aux progrès constants de la science et de la technologie et aux exigences croissantes en matière de protection de l'environnement, le processus de dosage du NaClO continuera d'être optimisé et amélioré afin de mieux s'adapter à des applications et des besoins variés, complexes et évolutifs.