Qu’est-ce que le chlore?
De son symbole Cl, le chlore est un élément du tableau périodique faisant partie de la famille des halogènes. Faits divers, les halogènes se caractérisent par leur capacité à exister sous plusieurs formes à une même température : solide, gazeux et liquide.
Dans sa forme liquide, le chlore est une solution d’hypochlorite de sodium en milieu basique. En réalité, le chlore liquide n’est que de l’eau de javel avec des concentrations variables. De son côté, le chlore solide désigne des cristaux d’acide trichloroisocyanurique ou d’hypochlorite de calcium. Dans sa forme gazeuse, le chlore est beaucoup plus concentré puisqu’il n’est généralement pas en solution.
La fabrication commerciale du chlore gazeux se fait par l’électrolyse d’une solution de saumure : c’est généralement du chlorure de sodium qui est utilisé comme saumure. Aux États-Unis, la technique la plus répandue pour créer le chlore est avec l’aide d’une cellule à diaphragme qui crée du chlore gazeux et de l’hydroxyde de sodium. En revanche, l’utilisation de cellule au mercure est aussi très répandue puisqu’elle permet la production d’une solution caustique beaucoup plus concentrée qu’avec la cellule à diaphragme.
Le chlore s’active lorsqu’il rentre en contact avec de l’eau. Par exemple, lorsqu’ajouté à de l’eau pure, il réagit au niveau moléculaire pour créer de l’acide hypochlorite (H0Cl) et de l’acide hydrochlorique (HCl). Ces deux acides agiront sur la concentration alcaline de l’eau et sur le pH de celle-ci.
Les utilisations répandues du chlore
De façon générale, lorsqu’on pense au traitement d’eau, le chlore et ses dérivés sont utilisés pour la désinfection, le contrôle des microorganismes, l’extraction d’ammoniac, le contrôle du gout et d’odeur, la réduction de la couleur, la destruction des matières organique et quelques autres utilisations nécessitant un agent oxydant.
Les avantages et désavantages du chlore
Le chlore a fait ses preuves dans bien des utilisations pour le traitement des eaux. Parmi celles-ci, la réduction de la majorité des bactéries et virus pouvant se retrouver dans l’eau et la protection contre la recontamination. De plus, sa simplicité d’utilisation et les coûts relativement faibles font du chlore une solution versatile.
Toutefois, la protection protozoaire offerte par le chlore est relativement faible et son efficacité dans les eaux turbides l’est tout autant. Enfin, le chlore peut laisser des odeurs et un goût à l’eau.
Qu’est-ce que le dioxyde de chlore?
Le dioxyde de chlore est un agent oxydant puissant qui est aussi un dérivé du chlore. Il existe plusieurs méthodes pour produire du ClO2, mais la méthode la plus répandue est par la réaction de chlore gazeux avec du chlorure de sodium.
Un peu comme l’ozone, le dioxyde de chlore opère grâce au procédé d’électrophile de radical libre (attraction d’électron).
Les utilisations répandues du dioxyde de chlore
Le dioxyde de chlore est très souvent utilisé pour les mêmes utilisations que le chlore. Toutefois, il peut avoir des utilisations propres à lui-même. Par exemple, il est utilisé dans le blanchissement des fibres textiles, comme désinfectant pour fournir de l’eau potable, comme agent de contrôle des bactéries dans l’industrie alimentaire ou même dans les champs pétrolifères pour enlever des biofilms et contrôler les odeurs.
Les avantages et désavantages du dioxyde de chlore
Le dioxyde de chlore a la particularité d’être extrêmement volatile. Représentant un avantage lorsque les conditions demandent que les produits se « perdent » dans les systèmes d’eau, sa volatilité précaire peut aussi représenter un danger. Autre avantage, la façon d’agir du ClO2 fait qu’il n’émet pas de Trihalométhanes ou d’acides haloacétiques lorsqu’il traite les eaux.
Lorsqu’il est bien dosé, le dioxyde de chlore est très efficace contre les phénols, et ce, sans créer le problème de goûts des phénols chlorés. En plus, contrairement au chlore, les fluctuations de pH n’affectent pratiquement pas l’efficacité du dioxyde de chlore.
Deux désavantages peuvent être répertoriés relativement au dioxyde de chlore. Premièrement, au contraire du chlore, il n’est pas autant efficace contre les molécules organiques complexes et l’ammoniac. En revanche, le fait qu’il ne réagisse pas avec ce type de contaminants fait qu’il ne produit pas de composés organiques chlorés qui pourraient être dangereux pour l’environnement.
Ensuite, sa volatilité oblige qu’il soit fabriqué sur le site où il sera utilisé puisqu’il est instable. Ces caractéristiques font du dioxyde de chlore un agent très à risque d’exploser s’il est mal manutentionné.
Qu’est-ce qui fait que ces deux composés sont si différents?
Même s’ils ont tous deux le mot « chlore » dans leur nom et qu’ils sont tous deux des agents oxydant receveur d’électron, le chlore et le dioxyde de chlore sont très différents l’un de l’autre. Ils tirent leur différence du fait que le chlore a la capacité de recevoir 2 électrons alors que le dioxyde de chlore peut en recevoir jusqu’à 5. Pour mettre en perspective, mole par mole, le fait que le dioxyde de chlore puisse recevoir 3 électrons supplémentaire signifie qu’il est 2.6x plus efficace que le chlore.
Enfin, comme préciser plus haut, le dioxyde de chlore fonctionne grâce au mécanisme d’électrophile radicale libre alors que le chlore oxyde par substitution ou addition. De ce fait, le ClO2 ressemble plus à l’ozone qu’au chlore dans sa façon d’agir.