Purification d'eau : techniques de déminéralisation

L'eau contient un certain nombre de polluants dont il est plus ou moins nécessaire de se séparer en fonction de l'utilisation de l'eau. La technique de purification dépend donc de la qualité recherchée. La pureté de l'eau est déterminée en mesurant sa résistivité. Plus elle est élevée, plus l'eau est pure.

Les qualités de l'eau

On distingue 4 qualités d'eau :
- l'eau primaire de résistivité inférieure à 1MΩ.cm ( soit 1µS/cm)
- l'eau déminéralisée de résistivité comprise entre 1MΩ.cm (1µS/cm) et 10MΩ.cm (0,1µS/cm)
- l'eau de laboratoire de résistivité comprise entre 10MΩ.cm (0,1µS/cm) et 18,2MΩ.cm (0,056µS/cm)
- l'eau ultra pure supérieure à 18MΩ.cm (0,056µS/cm)

Les techniques de purification de l'eau

L'adoucisseur : il consiste à effectuer un échange d'ion pour retirer de l'eau les ions responsables de la formation du calcaire : Mg²⁺, Ca²⁺ et CO₃^2-. Les ions sont remplacés par des ions Na⁺ et Cl^-. L'adoucisseur utilise du sel régénérant.

L'osmose : l'eau est filtrée sous pression à travers une membrane semi-perméable. Cette technique permet d'éliminer entre 95 et 99 % des polluants. Cette technique permet d'atteindre une qualité d'eau de résistivité proche de 1MΩ.cm.

La déminéralisation : le principe est un échange d'ion sur résine. Les cations sont échangés sur une résine cationique par des ions H⁺ et les anions sur une résine anionique libérant des ions OH^-. Le bilan de l'échange étant la formation de molécule d'eau. La résistivité maximale obtenue est de 10MΩ.cm.

Le polissage : il permet d'obtenir une eau ultrapure. Les techniques employées sont l'ultra microfiltration à travers une membrane de porosité de 0,5 µm, l'ultrafiltration à travers une membrane de porosité de 10^-4 à 0,2 µm et l'irradiation UV qui permet d'abaisser le carbone organique total (COT). Cette eau peut-être utilisée en HPLC.

La qualité de l'eau finale dépend des traitements préalables. Les purificateurs d'eau combinent ces techniques : osmose suivi d'une déminéralisation et d'un polissage. Le coût de l'entretien et du purificateur augmente avec la qualité de l'eau obtenue.

Les polluants de l'eau

De nombreux polluants peuvent être présents :
- les impuretés organiques : solvants, pesticides, détergents.... La détermination de la pollution organique est déterminée par la mesure de la DCO (demande chimique en oxygène).
- les impuretés inorganiques : de nombreux composés minéraux peuvent être présents : sulfate, carbonate, chlorure, silicates ... c'est-à-dire l'ensemble des sels solubles dans l'eau.
- les particules en suspension : concernent les fines particules en suspension telles que les colloïdes, les boues. Sa détermination s'effectue par mesure de la turbidité.
- les contaminants biologiques : bactéries, virus...