Conditions de formation de composés organoiodés sapides lors de l'oxydation par le chlore d'eaux contenant des ions iodure Conditions of formation of organoiodinated compounds during chlorination of aqueous solutions containing iodide ions

Résumé

Le travail a consisté à préciser les conditions de formation d'une molécule iodée sapide, l'iodoforme, lors de l'oxydation d'une eau brute par le chlore et à proposer une voie réactionnelle possible.

L'étude de la chloration d'une eau brute en présence d'azote ammoniacal et d'ions iodure conduit à la formation d'iodoforme uniquement pour des taux inférieurs au point de rupture. Les résultats montrent que l'oxydation de l'ion ammonium conduit à la formation de monochloramine dont le pouvoir oxydant totalement disponible pourrait être impliqué dans la formation de iodamines ou de chloroiodamines. Ces réactions sont plus favorables en présence d'iode qu'en présence d'ions iodure. Mais l'action de l'iode seul en présence d'ammoniaque et en absence de monochloramine ne permet pas d'expliquer la production des composés organoiodés observés. Ce sont les précurseurs intermédiaires formés à partir des chloramines qui, par action sur la matière organique naturelle, seraient responsables de la formation d'iodoforme. Dans une moindre mesure, certains composés azotés organiques tels les amines et les acides aminés pourraient prendre part à la production des composés organoiodés lors de la chloration.

Mots-clés:

• Chlore,
• iodure,
• chloramine,
• iodoforme

Abstract

This work consisted of specifying the conditions of iodoform formation during chlorination of a raw water containing iodides. To reach this objective, there was need to spike the studied natural water with potassium iodide (200 µg.L^-1) in order to increase the low natural iodide content. Free and combined chlorine, chlorinated and brominated trihalomethanes (THMs) and iodoform were analyzed.

It was shown that :

- iodoform is formed for chlorine doses prior to the breakpoint, in a region where the formation of the most classical chlorinated and brominated THMs is usually disfavored (Figures 1-4);

- in the presence of chloramines the rate of production of iodoform increases with increasing I- or I2 (Figure 5);

- the direct reaction of I2 with THM precursors to produce iodoform is slow and independent of the presence of ammonia (Table 1).

- Nitrogenated compounds such as amines and amino acids would also take part in the production of organoiodinated compounds during chlorination (Figure 7). However, under water treatment conditions, taking into account the amine and amino acid content of natural waters, this class of compounds will only take a small part in the mechanism of iodoform formation.

Among the possible routes that could account for the observations made in this research, the formation of iodamines or chloroiodamines as intermediates is suggested (Figure 8). From a practical point of view, the removal of ammonia from water by a biological process (nitrification step) would inhibit the iodoform formation potential and allow the application of the final chlorination step. Another alternative would involve replacing the chlorination step by oxidation with chlorine dioxide.

Keywords:

• Chlorine,
• iodide,
• chloramine,
• iodoform