Chloration de produits de soins corporels dans l'eau en présence d'ions bromure et d'azote ammoniacal

Chlorination of personal care products found in waters in the presence of bromide and ammonia

• Auteur / Autrice : Pamela Abdallah
• Direction : Nathalie Karpel vel Leitner, Marie Deborde
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie et microbiologie de l'eau
• Date : Soutenance le 09/12/2014
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'environnement Gay Lussac (La Rochelle ; 2009-2018)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie des milieux et matériaux de Poitiers (2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : faculte : École nationale supérieure d'ingénieurs (Poitiers ; 1984-....)
• Jury : Président / Présidente : Naim Ouaïni
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nathalie Karpel vel Leitner, Marie Deborde, Justine Criquet, Isabelle Baudin
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Naim Ouaïni, Stéphan Brosillon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Piscines

Produits cosmétiques

Chloramines

Brome

Chlore

Mots clés libres

Chlore

Produits de soins

Brome

Monochloramine

Chloroisocyanurates

Chlorine

Personal care products

Bromine

Monochloramine

Chloroisocyanurates

Résumé

Le chlore, désinfectant largement employé dans le traitement de l’eau potable et des eaux de piscines (sous forme de chloroisocyanurates), est un oxydant puissant vis-à-vis des molécules organiques. Cependant, il peut également réagir avec les composés inorganiques présents dans l’eau traitée, notamment les ions bromure et l’azote ammoniacal, pour former du brome et des chloramines. L’objectif de ce travail a été d’évaluer l’impact des constituants inorganiques de l’eau sur la chloration de deux molécules rentrant dans la composition de la majorité des produits de soins corporels : la 3-benzophénone (BP3) et le methylparabène (MP). Ces composés sont de plus en plus retrouvés dans les eaux naturelles et les eaux de piscine.Une étude d’identification des sous-produits susceptibles de se former au cours de la chloration et de la bromation des eaux, a été réalisée par CLHP/UV/SM/SM. Parallèlement, un suivi de la toxicité a été effectué. Quel que soit le pH, les deux molécules sont dégradées relativement rapidement par le chlore et le brome, contre une réactivité restreinte pour la monochloramine à pH 8,5, laissant conclure un effet promoteur pour Br- et inhibiteur pour NH3 sur la dégradation des molécules organiques au cours de la chloration. Au cours de ce travail, les constantes cinétiques du chlore, du brome et de la monochloramine sur BP3 et MP ont été déterminées. Pour finir, et à partir des constantes cinétiques calculées, une modélisation a été réalisée sur Copasi®, afin d’estimer la cinétique de dégradation de BP3 et MP par le chlore et les chloroisocyanurates en présence de différentes concentrations de Br- et NH4+/NH3.

Chlorine, a widely used disinfectant in water treatment and swimming pools (chloroisocyanurates) is found to be very reactive with organic compounds. However when found in the presence of inorganic moieties, particularly bromide and ammonia, chlorine reacts to form two main oxidants: bromine and chloramines. The aim of this work was to evaluate the impact of inorganic compounds on the chlorination of two of the most commonly used personal care products, benzophenone-3 (BP3) and methylparaben (MP). These personal care products are nowadays found in natural waters as well as pool waters.A by-product identification study during chlorination of pure and bromide containing waters was first conducted using HPLC/UV/MS/MS followed by a toxicity study during chlorination and bromination. Moreover, a kinetic study of chlorination, bromination and chloramination of benzophenone-3 and methylparaben was conducted. This study showed that chlorine and bromine react rapidly with BP3 and MP over a wide pH range. However, monochloramine showed a minimal reactivity at pH 8.5 confirming the accelerating role of bromide and the inhibitory role of ammonia during chlorination of micropolluants. Finally a kinetic model was established using Copasi® in order to predict the elimination profile of BP3 and MP during chlorination using chlorine or chloroisocyanurates in aqueous solutions in the presence of different concentrations of bromide and/or ammonia.