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Article de référence | Réf : W8000 v2

Élimination des ions métalliques et des métalloïdes dans l’eau

Auteur(s) : Yves ANDRÈS, Catherine FAUR-BRASQUET, Claire GÉRENTE, Pierre LE CLOIREC

Date de publication : 10 déc. 2021

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RÉSUMÉ

Les ions métalliques et les métalloïdes se rencontrent dans les eaux à potabiliser, les eaux usées domestiques et industrielles, ainsi que dans les eaux de ruissellement. A faible dose, ces éléments, naturellement présents, ne représentent pas une menace sur la santé et l'environnement, ce qui n'est bien sûr pas le cas lorsque les doses deviennent massives. L’échantillonnage, la conservation et l’analyse des ions métalliques sont abordés. Les procédés de traitements : précipitation, coagulation, oxydation, réduction, échange d’ions, adsorption, transfert liquide-solide, électrolyse, membranes, phytoremédiation sont présentés.

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ABSTRACT

Removal of metal and metalloid ions in water

Metallic ions and metalloids are found in drinking waters, domestic and industrial wastewater, as well as runoff water. In low doses, these naturally occurring elements do not represent a threat to health or the environment, which is obviously not the case when the dosage becomes massive. Information about sampling, storing and analyzes of metal ions are proposed. The treatment processes: precipitation, coagulation, oxidation, reduction, ion exchange, adsorption, liquid-solid transfer, electrolysis membranes, phytoremediation are presented.

Auteur(s)

INTRODUCTION

Les ions métalliques et les métalloïdes sont rencontrés dans les eaux à potabiliser, les eaux usées domestiques et industrielles ainsi que dans les eaux de ruissellement. Un grand nombre d’éléments est relargué dans le milieu aquatique du fait de la lixiviation des voies de transport mais aussi des sols qui contiennent naturellement des métaux et métalloïdes sous diverses formes. Il convient, cependant, de noter que ces composés inorganiques sont nécessaires à la vie comme oligoéléments et que leur impact vis-à-vis de l’environnement peut être faible. Néanmoins, le poison étant dans la dose, il n’en est pas de même des rejets massifs à fortes concentrations d’ions métalliques ou de métalloïdes dans les eaux de surface. Leur élimination est nécessaire d’un point de vue de santé humaine ou de lutte contre leur impact direct sur les milieux récepteurs : sols, eau, air et donc sur la flore et la faune. Les recommandations de l’Organisation mondiale de la santé (OMS), la législation via les directives européennes ou les arrêtés français sont particulièrement abondants pour réglementer les concentrations dans les rejets d’eaux usées mais aussi dans les eaux destinées à l’alimentation humaine. Ces arguments de santé, d’environnement et de réglementation ont amené à mettre en œuvre des traitements pour un meilleur contrôle des teneurs en métaux et métalloïdes dans les eaux. En s’appuyant sur les propriétés physicochimiques de chaque espèce, les procédés de traitement sont multiples et allient à la fois l’utilisation d’adjuvants (coagulation, floculation), d’adsorbants ou d’échange d’ions, d’oxydants ou de réducteurs mais aussi de barrière membranaire, d’électrolyse et/ou l’utilisation de plantes en phytoremédiation.

Si, dans cet article, la problématique des métaux et métalloïdes dans l’eau est abordée de façon globale, on abordera aussi particulièrement les procédés physicochimiques et biologiques de traitement et d’épuration.

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KEYWORDS

Processes   |   Water   |   metals   |   Metalloids

VERSIONS

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v2-w8000


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - MARTELL (A.E.), HANCOCK (R.D.) -   Metal complexes in aqueous solutions.  -  J.P. Fackler, Eds, Plenum, New York (1996).

  • (2) - SMITH (R.M.), MARTELL (A.E.) -   Critical stability constants.  -  Plenum Press, New York (1976).

  • (3) - PEARSON (R.G.) -   Hard and soft acids and bases, HSAB, Part I.  -  Journal of Chemical Education, 45, no 9, p. 581-587 (1968).

  • (4) - AHRLAND (S.), CHATT (J.), DAVIES (N.R.Q.) -   *.  -  Review of Chemical Society, 12, p. 265 (1958).

  • (5) - PEARSON (R.G.) -   Hard and soft acids and bases, HSAB, Part II.  -  Journal of Chemical Education, 45, no 10, p. 643-648 (1968).

  • (6) - NIEBOER (E.), RICHARDSON (D.H.S.) -   The replacement of the non-descript term “heavy metals” by a biologically...

1 Normalisation

De nombreuses normes, internationales ou françaises, existent concernant des méthodes de dosages spécifiques par élément métallique ou par technique analytique. Elles sont en constante évolution du fait du développement de techniques récentes (dosage du mercure par spectrométrie de fluorescence atomique en 2002, application de la spectrométrie de masse avec plasma à couplage inductif (ICP-MS) en 2005) et de l’amélioration des plus anciennes (dosage des éléments traces par spectrométrie d’absorption atomique en four graphite en 2004). Les tableaux A et B recensent celles utilisées pour la détermination des ions métalliques présents dans les eaux.

Si les valeurs paramétriques fixées par la directive de 1998 sont bien cohérentes avec les textes réglementaires français, les valeurs guides proposées par le décret no 2001-1200 pour les eaux douces superficielles et concernant le zinc, le cadmium et le mercure sont les plus restrictives, à savoir 0,5 mg . L–1 pour Zn, 0,001 mg . L–1 pour Cd et 0,0005 mg . L–1 pour Hg. Quant à celles préconisées par l’OMS en 2011, certaines sont moins contraignantes sur les éléments Sb, Cd et Mn et d’autres sont identiques (As, Cr, Cu, Ni, Pb et Se). En revanche, deux nouveaux paramètres apparaissent, non pris en compte dans les législations européenne...

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