Chlore
Le chlore est familier à la plupart des Américains car il est utilisé pour traiter pratiquement tous les réseaux d’eau communaux aux États-Unis. Pendant longtemps, le chlore, sous forme de comprimés d’Halazone, a été utilisé pour purifier de petits lots d’eau pour les campeurs et les troupes militaires. Plus tard, des questions ont émergé sur l’efficacité de Halazone, et en 1989, les laboratoires Abbot l’ont retiré du marché. Si les comprimés Halazone sont rencontrés en dehors des États-Unis, la durée de conservation nominale est de 6 mois et la posologie est de 2 comprimés par litre. Jusqu’à récemment, aucun produit chloré conçu pour une utilisation en milieu sauvage / survie n’était disponible aux États-Unis.
Le chlore présente un certain nombre de problèmes lorsqu’il est utilisé pour le traitement de l’eau sur le terrain. Lorsque le chlore réagit avec les matières organiques, il se fixe aux composés azotés (ions ammonium et acides aminés), laissant moins de chlore libre pour poursuivre la désinfection. Des trihalométhanes cancérigènes sont également produits, bien que ce ne soit un problème qu’en cas d’exposition à long terme. Les trihalométhanes peuvent également être filtrés avec un filtre à charbon, bien qu’il soit plus efficace d’utiliser le même filtre pour éliminer les matières organiques avant que l’eau ne soit chlorée. À moins que le chlore libre ne soit mesuré, la désinfection ne peut être garantie avec des doses modérées de chlore. Une solution est la surchloration, l’ajout de bien plus de chlore que nécessaire. Celui-ci doit à nouveau être filtré sur du charbon actif pour éliminer les grandes quantités de chlore, ou du peroxyde d’hydrogène peut être ajouté pour chasser le chlore. Dans tous les cas, il ne reste plus de chlore résiduel pour éviter une recontamination. Ce n’est pas un problème si l’eau doit être utilisée en une seule fois.
Le chlore est sensible à la fois au pH et à la température de l’eau traitée. La température ralentit la réaction pour tout traitement chimique, mais le traitement au chlore est particulièrement sensible aux variations de pH car à des pH plus bas, de l’acide hypochloreux se forme, tandis qu’à des pH plus élevés, il aura tendance à se dissocier en ions hydrogène et chlorite, qui sont moins efficaces. comme désinfectant. En conséquence, l’efficacité du chlore diminue lorsque le pH est supérieur à 8.
Le chlore, comme l’iode, ne tuera pas les Cryptosporidies.
Méthodes de traitement au chlore:
Eau de Javel:
L’eau de Javel ordinaire (comme Clorox) aux États-Unis contient 5,25% d’hypochlorite de sodium (NaOCL) (soit 16.5 ° chl). En France/Belgique, l’eau de javel la plus répandue dans les grandes surfaces est concentrée à 2.6% (soit 8° chl).
L’eau de Javel peut être utilisée pour purifier l’eau si elle ne contient aucun autre ingrédient actif, parfum ou colorant. L’eau de Javel est loin d’être une source idéale en raison de son encombrement et de l’instabilité dans le temps de la teneur en chlore dans l’eau de Javel. La perte de chlore est encore augmentée par l’agitation ou l’exposition à l’air. Une source affirme une perte de chlore d’une solution de 5% à 10% sur 6 mois si elle est stockée à 21°C (70 ° F). Néanmoins, c’est peut-être le seul moyen chimique disponible pour purifier l’eau, et c’est bien mieux que rien. Plus les concentrations sont élevées, plus les vitesses de décomposition sont importantes : les concentrés d’eau de Javel sont donc moins stables et se conservent moins longtemps que les solutions diluées.
La posologie pour désinfecter l’eau afin de la rendre potable est :
- Eau de javel à 1 % => 10 gouttes par litre d’eau
- Eau de javel à 2.6 % => 4 gouttes par litre
- Eau de javel à 4 à 6 % => 2 gouttes par litre
- Eau de javel à 7 à 10 % => 1 goutte/par litre
Pour convertir en ml, il faut compter 20 gouttes/ml.
Laisser reposer l’eau traitée pendant 30 minutes. Remarque: les compte-gouttes de médicaments standard USP sont conçus pour distribuer 0,045 à 0,055 ml par goutte. L’utilisation d’autres solvants ou de certains produits chimiques peut changer cela. Le compte-gouttes peut être étalonné par rapport à un cylindre gradué pour une plus grande précision.
Certaines petites usines de traitement en Afrique produisent leur propre hypochlorite de sodium sur place à partir de l’électrolyse de la saumure.
Les demandes de puissance varient de 1,7 à 4 kWh pour 450 g de NaOCL. 0.9 à 1.6 kg de sel sont nécessaires pour 450 g de NaOCL. Ces unités sont assez simples et sont fabriquées aux États-Unis et au Royaume-Uni. Un autre système, conçu pour la Chine, où les matières premières appropriées étaient extraites ou fabriquées localement, utilisait une réaction entre le sel, le dioxyde de manganèse et l’acide sulfurique pour produire du chlore gazeux. On a ensuite laissé le gaz réagir avec de la chaux éteinte pour produire une poudre de blanchiment qui pourrait alors être utilisé pour traiter l’eau. Une source de chaleur est nécessaire pour accélérer la réaction.
Voici un article expliquant comment produire sa propre eau de javel.
AquaCure: Conçus pour l’armée sud-africaine, ces comprimés contiennent du chlore et de l’alun. L’alun fait floculer les solides en suspension et le chlore ajoute 8 ppm (1 ppm = 1 ml/l) de chlore. C’est un excellent moyen de traiter l’eau trouble, même si cela laisse beaucoup de chlore dans l’eau claire (un comprimé / litre peut être divisé par deux pour une eau claire.)
Poudre de blanchiment (chaux chlorée): peut également être achetée et utilisée comme moyen de purification si rien d’autre n’est disponible. La poudre de blanchiment contient 33 à 37% de chlore lorsqu’elle est produite, mais perd son chlore rapidement, en particulier lorsqu’elle est exposée à l’air, à la lumière ou à l’humidité.
Hypochlorite de sodium: également connu sous le nom d’hypochlorite de test élevé (HTH). Livré sous forme cristalline, il contient près de 70% de chlore disponible. Un produit, le désinfectant (anciennement le purificateur d’eau Sierra) utilise ces cristaux pour surchlorer l’eau afin de s’assurer que les agents pathogènes ont été tués, puis du peroxyde d’hydrogène est ajouté pour éliminer le chlore résiduel. C’est la méthode la plus efficace de traitement au chlore sur le terrain. L’armée américaine et la plupart des agences humanitaires utilisent également HTH pour traiter leur eau, bien qu’un kit de test, plutôt que la surchloration, soit utilisé pour s’assurer que suffisamment de chlore est ajouté. Ceci est préférable pour les systèmes à grande échelle car le chlore résiduel empêchera la recontamination.
Habituellement, les usines de traitement d’eau en vrac se diluent d’abord en HTH pour obtenir une solution de travail à 1% à raison de 14 g HTH par litre d’eau. Bien que des tests pour déterminer les besoins exacts en chlore soient préférables, la solution peut être utilisée à un débit de 4 gouttes / 1 litre (avec eau de Javel 8° chl), ou pour de plus grandes quantités, 1 partie de solution à 1% pour 10 000 parties d’eau claire. Chacune de ces doses produira 1 ppm de chlore et devra peut-être être augmentée si l’eau n’a pas déjà été filtrée par d’autres moyens. Lorsque des kits de test sont disponibles, la norme de l’OMS a un niveau de chlore résiduel de 0,2 à 0,5 mg / l après 30 min. de temps de contact. L’ajout à l’eau brute peut nécessiter jusqu’à 5 mg / l de chlore.
Iode: L’utilisation de l’iode comme méthode de purification de l’eau est apparue après la Seconde Guerre mondiale, lorsque l’armée américaine cherchait à remplacer les comprimés d’halazone. L’iode s’est avéré à bien des égards supérieur au chlore pour une utilisation dans le traitement de petits lots d’eau. L’iode est moins sensible au pH et à la teneur organique de l’eau, et est efficace à des doses plus faibles. Certaines personnes sont allergiques à l’iode et il y a des questions sur l’utilisation à long terme de l’iode. L’innocuité d’une exposition à long terme à de faibles niveaux d’iode a été prouvée lorsque les détenus de trois prisons de Floride ont reçu de l’eau désinfectée avec 0,5 à 1,0 ppm d’iode pendant 15 ans. Aucun effet sur la santé ou la fonction thyroïdienne de détenus auparavant en bonne santé n’a été observé. Sur 101 nourrissons nés de prisonniers buvant de l’eau pendant 122 à 270 jours, aucun n’a présenté d’hypertrophie thyroïdienne détectable. Cependant, 4 personnes avec des cas préexistants d’hyperthyroïdie sont devenues plus symptomatiques en consommant de l’eau.
Néanmoins, les experts hésitent à recommander l’iode pour une utilisation à long terme. L’apport moyen en iode américain est estimé entre 0,24 et 0,74 mg / jour, supérieur à la RDA de 0,4 mg / jour. En raison d’une récente recommandation de l’Académie nationale des sciences selon laquelle la consommation d’iode devrait être réduite à la RDA, l’EPA (L’Agence de protection de l’environnement) décourage l’utilisation de sel iodé dans les zones où l’iode est utilisé pour traiter l’eau potable.
L’iode est normalement utilisé à des doses de 8 ppm pour traiter l’eau claire pendant un temps de contact de 10 minutes. L’efficacité de cette dose a été démontrée dans de nombreuses études. L’eau trouble nécessite deux fois plus d’iode ou deux fois plus de temps de contact. Dans l’eau froide (en dessous de 41 ° F ou 5 ° C), la dose ou le temps doit également être doublé. Dans tous les cas, doubler la durée du traitement permettra d’utiliser deux fois moins d’iode.
Ces doses sont calculées pour éliminer tous les agents pathogènes (autres que le cryptosporida) de l’eau. Parmi ceux-ci, les kystes de Giardia sont les plus difficiles à tuer et sont ce qui nécessite un niveau élevé d’iode. Si les kystes sont filtrés avec un microfiltre (n’importe quel modèle fera l’affaire puisque les kystes sont de 6 μm), seulement 0,5 ppm est nécessaire pour traiter l’eau résultante.
L’eau traitée avec de l’iode peut avoir un goût désagréable éliminé en traitant l’eau avec de la vitamine C (acide ascorbique), mais elle doit être ajoutée après que l’eau a été maintenue pendant le temps de traitement correct. Les boissons aromatisées contenant de la vitamine C accompliront la même chose. Le thiosulfate de sodium peut également être utilisé pour se combiner avec de l’iode libre, et l’un ou l’autre de ces produits chimiques aidera également à éliminer le goût du chlore. Habituellement, l’iode élémentaire ne peut pas être goûté en dessous de 1 ppm, et en dessous de 2 ppm, le goût n’est pas répréhensible. Les ions iode ont un seuil de goût encore plus élevé de 5 ppm. Notez que supprimer le goût d’iode ne réduit pas la dose d’iode ingérée par l’organisme.
Sources d’iode:
Teinture d’iode: la teinture d’iode USP contient 2% d’iode et 2,4% d’iodure de sodium dissous dans 50% d’alcool éthylique. Pour la purification de l’eau, l’iodure de sodium n’a pas d’effet purificateur, mais contribue à la dose totale d’iode. Ce n’est donc pas une source d’iode préférée, mais peut être utilisée si d’autres sources ne sont pas disponibles. 0,4 cc (ou 8 gouttes) de teinture USP (2% d’iode) ajouté à un litre d’eau donnera 8 mg / l (identique à 8 ppm). Si la teinture d’iode n’est pas composée selon les spécifications USP, vous devrez alors calculer une dose égale en fonction de la concentration en iode.
Solution de Lugol: contient 5% d’iode et 10% d’iodure de potassium. 0,15 cm³ (3 gouttes) peuvent être ajoutés par litre d’eau, mais 3 fois plus d’iode est consommé par rapport aux sources sans iodure.
Betadyne (povidone iodée): Certains ont recommandé 8 gouttes de povidone iodée à 10% par litre d’eau comme méthode de traitement de l’eau, affirmant qu’à de faibles concentrations, la povidone iodée peut être considérée comme une solution d’iode. Une étude a indiqué qu’à une dilution de 1: 10 000 (2 gouttes / litre), il y avait 2 ppm d’iode, tandis qu’une autre étude a donné des résultats contradictoires. Cependant, à 8 gouttes / litre, il ne fait aucun doute qu’il existe un effet antimicrobien. Le fabricant n’a pas dépensé d’argent pour tester ce produit par rapport aux tests standard de l’EPA, mais dans d’autres pays, il a été vendu pour le traitement de l’eau sur le terrain.
Solution de Kahn-Vassher: En ajoutant une quantité suffisante de cristaux d’iode dans une petite bouteille, un approvisionnement presque illimité de solution d’iode saturée peut être produit. Tant que les cristaux restent dans la bouteille, la solution est saturée. La concentration de l’iode dépend de la température, soit les conditions à température ambiante peuvent être supposées, soit des modèles commerciaux tels que Polar Pure incorporent un thermomètre à cristaux liquides pour déterminer la dose.
Une critique de cette méthode est la possibilité de décanter des cristaux d’iode dans l’eau traitée. Ce n’est pas vraiment un problème car l’iode est très faiblement toxique, mais le Polar Pure intègre un collier dans le goulot de la bouteille pour éviter cela. Un autre inconvénient de cette méthode est que la solution d’iode saturée doit être conservée dans des bouteilles en verre, et est sujette à la congélation, mais ce n’est guère un problème insurmontable. La congélation, bien sûr, n’affecte pas les cristaux.
C’est la méthode que j’utilise, mais j’utilise la bouteille commerciale Polar Pure et je la remplis si nécessaire avec des cristaux USP. Pendant une crise ou des voyages de camping prolongés, je microfiltre d’abord l’eau, donc une dose d’iode beaucoup plus faible est nécessaire.
Avec le flacon Polar Pure, des informations de dosage sont fournies. Sinon, une bouteille de 30 ml peut être utilisée pour transporter la solution. Le flacon est rempli d’eau après utilisation. Lors de la prochaine utilisation, 1/2 du surnageant (15 ml) est versé dans un litre d’eau. À 20°C (68 ° F), cela donnera une dose de 9 mg / l. Pour utiliser cette méthode avec un microfiltre pour obtenir une concentration de 0,5 ppm, soit de grands lots d’eau doivent être traités (15 ml dans 15 l correspondraient à 0,5 ppm), soit une seringue antituberculeuse ou un compte-gouttes peut être utilisé pour mesurer les doses. . Un compte-gouttes USP doit donner 20 gouttes par ml.
L’iode peut également être dissous dans de l’alcool pour faire une solution de concentration connue. Je ne connais aucun produit commercial, mais une pharmacie pourrait en préparer un pour vous, ou vous pourriez le faire vous-même. Une formule suggérée est 8 g d’iode / 100 ml d’alcool éthylique, ce qui donne suffisamment de solution pour désinfecter 1000 litres d’eau. A raison de 0,1 cm³ (2 gouttes) / litre pour donner une concentration de 8 mg / l.
Hydroperiodure de tétraglycine (par exemple Potable Aqua): Il s’agit de la forme d’iode utilisée par l’armée américaine pour le traitement sur le terrain de l’eau en lots de la taille d’une cantine. Dose habituelle en un comprimé par litre d’eau pour donner une concentration de 8 mg / l. Deux comprimés sont utilisés dans de l’eau trouble ou froide ou le temps de contact est doublé. Le principal inconvénient de ce produit est que le produit perd rapidement son iode lorsqu’il est exposé à l’air. Selon le fabricant, ils ont une durée de vie presque indéfinie lorsqu’ils sont scellés dans le flacon d’origine, mais devraient probablement être jetés dans les quelques mois suivant leur ouverture. Les comprimés changeront de couleur du gris bronze au brun à mesure qu’ils perdront l’iode, et vous devriez voir une teinte brune sur l’eau après le traitement.
Filtre en résine iodée: Certains microfiltres commerciaux intègrent un étage de résine iodée pour tuer les virus et les bactéries, sans mettre autant d’iode dans l’eau que s’il avait été ajouté à l’eau brute. Quelques produits reposent exclusivement sur une étape de résine iodée. L’inconvénient de ces filtres est leur nature fragile, la dépendance de l’efficacité sur le débit et l’incapacité à identifier quand ils doivent être jetés. Si vous envisagez d’en utiliser un dont l’eau est connue pour être contaminée par des virus, l’une des marques les plus connues telles que PUR ou Sweetwater Viraguard est recommandée. Plus d’un passage à travers le filtre peut être nécessaire par temps froid.
Les résines ont l’avantage de produire moins d’iode dans l’eau pour le même effet antimicrobien, elles ne libèrent de l’iode qu’au contact d’un microbe. L’inconvénient est qu’un contact physique entre le microbe et la résine est nécessaire.
Argent: L’argent a été suggéré par certains pour le traitement de l’eau et peut encore être disponible en dehors des États-Unis. Son utilisation est actuellement défavorable en raison de l’établissement par l’EPA d’une limite de 50 ppb MCL (Maximum Contaminate Level) sur l’argent dans l’eau potable. Cette limite est fixée pour éviter l’argyrose, une coloration cosmétique bleue / grise de la peau, des yeux et des muqueuses. Comme la maladie nécessite une accumulation nette de 1 g d’argent dans le corps, un expert a calculé que vous pouviez boire de l’eau traitée à 50 ppb pendant 27 ans avant d’accumuler 1 g. L’argent ne s’est avéré efficace que contre les bactéries et les kystes protozoaires, bien qu’il soit très probablement également efficace contre les virus.
L’argent peut être utilisé sous la forme d’un sel d’argent, généralement du nitrate d’argent, d’une suspension colloïdale ou d’un lit d’argent métallique. L’électrolyse peut également être utilisée pour ajouter de l’argent métallique à une solution.
Certaines preuves suggèrent que l’argent déposé sur les filtres à blocs de carbone peut tuer les agents pathogènes sans ajouter autant d’argent à l’eau.
Katadyn commercialise un produit de traitement de l’eau à base d’argent appelé Micropur. Le fabricant recommande un temps de contact de 2 heures à une dose de 1 comprimé par litre et déclare que le produit est «Pour la désinfection et le stockage de l’eau claire. Tue de manière fiable les agents bactériens des maladies entériques, mais pas les œufs de vers, l’amibe ou les virus. Neutre au goût … assurer une protection contre la réinfection pendant 1 à 6 mois. »;
Permanganate de potassium: Le permanganate de potassium n’est plus couramment utilisé dans les pays développés pour tuer les agents pathogènes. Il est beaucoup plus faible que les alternatives, plus cher et laisse une couleur rose ou brune désagréable.
S’il devait être utilisé, 1 gramme par litre serait probablement suffisant contre les bactéries et les virus (aucune donnée n’est disponible sur son efficacité contre les kystes protozoaires.)
Peroxyde d’hydrogène: Le peroxyde d’hydrogène peut être utilisé pour purifier l’eau si rien d’autre n’est disponible. Des études ont montré une inactivation à 99% du poliovirus en 6 heures avec 0,3% de peroxyde d’hydrogène et une inactivation à 99% du rhinovirus avec une solution à 1,5% en 24 minutes. Le peroxyde d’hydrogène est plus efficace contre les bactéries, bien que Fe + 2 ou Cu + 2 doive être présent comme catalyseur pour obtenir un produit de concentration-temps raisonnable.
Agents de coagulation / floculation: Bien que la floculation ne tue pas les agents pathogènes, elle réduira leurs niveaux tout en éliminant les particules qui pourraient protéger les agents pathogènes de la destruction chimique ou thermique, et les matières organiques qui pourraient retenir le chlore ajouté pour la purification. 60 à 98% des bactéries coliformes, 65 à 99% des virus et 60 à 90% des giardia seront éliminés de l’eau, ainsi que la matière organique et métaux. Certains des avantages de la coagulation / floculation peuvent être obtenus en permettant aux particules de se déposer hors de l’eau avec le temps (sédimentation), mais cela leur prendra un certain temps. L’ajout de produits chimiques de coagulation tels que l’alun augmentera la vitesse à laquelle les particules en suspension se déposent en combinant de nombreuses particules plus petites en flocons plus gros qui se déposeront plus rapidement. La dose habituelle pour l’alun est de 10 à 30 mg / litre d’eau. Cette dose doit être rapidement mélangée à l’eau, puis l’eau doit être agitée pendant 5 minutes pour inciter les particules à former des flocs. Après cela, au moins 30 minutes de temps de décantation sont nécessaires pour que les flocs tombent au fond et que l’eau claire au-dessus des flocs puisse être évacuée. La plupart de l’agent de floculation est éliminé avec le précipité, néanmoins certains remettent en question la sécurité de l’utilisation de l’alun en raison de la toxicité de l’aluminium qu’il contient. Il y a peu ou pas de preuves scientifiques pour étayer cela. Pratiquement toutes les usines municipales des États-Unis dosent l’eau avec de l’alun.
Dans le traitement de l’eau en vrac, la dose d’alun peut être modifiée jusqu’à ce que l’idée de dose soit trouvée. La dose nécessaire varie avec le pH de l’eau et de la taille des particules. L’augmentation de la turbidité rend les flocs plus faciles à produire et non plus difficiles, en raison du nombre accru de collisions entre les particules.
Traitements nécessitant de l’électricité:
Ozone: L’ozone est largement utilisé en Europe pour purifier l’eau. L’ozone, une molécule composée de 3 atomes d’oxygène au lieu de deux, se forme en exposant de l’air ou de l’oxygène à un arc électrique à haute tension. L’ozone est beaucoup plus efficace comme désinfectant que le chlore, mais aucun niveau résiduel de désinfectant n’existe une fois que l’ozone est redevenu O2. (une source cite une demi-vie de seulement 120 minutes dans de l’eau distillée à 20 ° C). On s’attend à ce que l’ozone soit de plus en plus utilisé aux États-Unis pour éviter la production de trihalométhanes. Bien que l’ozone décompose les molécules organiques, cela peut parfois être un inconvénient car le traitement à l’ozone peut produire des niveaux plus élevés de molécules plus petites qui fournissent une source d’énergie pour les micro-organismes. Si aucun désinfectant résiduel n’est présent (comme cela se produirait si l’ozone était utilisé comme seule méthode de traitement), ces micro-organismes entraîneront une détérioration de la qualité de l’eau pendant le stockage.
L’ozone modifie également les charges de surface des matières organiques dissoutes et des particules colloïdales en suspension. Cela provoque la microfloculation des matières organiques dissoutes et la coagulation des particules colloïdales.
Lumière UV: La lumière ultraviolette est connue pour tuer les agents pathogènes depuis longtemps. Une ampoule à mercure basse pression émet entre 30 et 90% de son énergie à une longueur d’onde de 253,7 nm, en plein milieu de la bande UV. Si l’eau est exposée à suffisamment de lumière, les agents pathogènes seront tués. Le problème est que certains agents pathogènes sont des centaines de fois moins sensibles à la lumière UV que d’autres. Les agents pathogènes les moins sensibles aux UV sont les kystes protozoaires. Plusieurs études montrent que Giardia ne sera pas détruit par de nombreuses unités commerciales de traitement UV. Heureusement, ce sont les agents pathogènes les plus faciles à filtrer avec un filtre mécanique.
L’efficacité du traitement UV est très dépendante de la turbidité de l’eau. Plus l’eau est opaque, moins la lumière sera transmise à travers elle. Les unités de traitement doivent fonctionner au débit prévu pour assurer une exposition suffisante, ainsi que pour assurer un écoulement turbulent plutôt qu’un écoulement piston.
Un autre problème avec le traitement UV est que les dommages causés aux agents pathogènes par la lumière UV peuvent être inversés si l’eau est exposée à la lumière visible (en particulier 330-500 nm) par un processus connu sous le nom de photoréactivation.
Le traitement UV, comme l’ozone ou le filtrage mécanique, ne laisse aucun composant résiduel dans l’eau pour assurer sa désinfection continue. Tout filtre UV acheté doit être vérifié pour s’assurer qu’il est au moins conforme à la norme HEW 1966 de 16 mW.s / cm² avec une profondeur d’eau maximale de 7,5 cm. ANSI / NSF nécessitent 38 mWs / cm² pour les systèmes de traitement des eaux primaires. Ce niveau a été choisi pour donner une inactivation supérieure à 3 log (99,9%) de Bacillus subtillis. Ce niveau est de peu d’utilité contre Giardia, et d’aucune utilité contre Crypto.
L’US EPA a exploré la lumière ultraviolette pour les usines de traitement de l’eau à petite échelle et a trouvé qu’elle se comparait défavorablement au chlore en raison 1) de coûts plus élevés, 2) d’une fiabilité moindre et 3) d’un manque de désinfectant résiduel.