Développement de systèmes automatisés pour l'analyse des chloramines inorganiques et des trihalométhanes dans les eaux

Development of automated systems for the analysis of inorganic chloramines and trihalomethanes in water

• Auteur / Autrice : Rana Chehab
• Direction : Jean-Luc Boudenne, Fabien Robert-Peillard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de l'environnement
• Date : Soutenance le 19/12/2019
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de l'Environnement (Aix-en-Provence ; 1996-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire chimie et environnement (LCE) (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Stéphan Brosillon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Justine Criquet, Valérie Pichon-Comparot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphan Brosillon, Víctor Cerdà

Mots clés

Mots clés contrôlés

Eau -- Épuration -- Désinfection

Trihalogénométhanes

Eau

Chloration

Mots clés libres

Chloration

Eau

Sous-Produits de désinfection

Chloramines inorganiques

Trihalométhanes

Analyse en flux

Chlorination

Water

Disinfection-By-Products

Inorganic chloramines

Trihalomethanes

Flow analysis

Résumé

La désinfection de l’eau par le chlore est largement répandue dans le monde afin de limiter les risques d’infections. Cependant, le chlore peut réagir avec des composés organiques et inorganiques présents dans les eaux en formant des sous-produits de désinfection potentiellement toxiques pour la santé humaine. Parmi ceux-ci, les chloramines inorganiques et les trihalométhanes sont les composés majeurs formés dans les eaux, et leur quantification pose un défi majeur.Dans cette étude, deux systèmes d’analyse en flux ont été développés afin de faciliter la portabilité de ces systèmes et de minimiser le coût du développement. Le premier système vise à analyser les chloramines inorganiques dans les eaux, et repose sur l’utilisation d’un module de chromatographie multi-seringue (MSC), permettant la séparation des chloramines inorganiques, suivie d’une réaction de dérivation post colonne qui améliore la sensibilité de la quantification des chloramines inorganiques. Le deuxième système permet d’analyser les trihalométhanes, le protocole d’analyse automatisée repose sur une version améliorée et optimisée de la réaction de Fujiwara et une étape de préconcentration sur phase solide.Ces deux systèmes permettent ainsi de quantifier ces deux familles de sous-produits de désinfection d’une manière sensible, fiable, sélective et peu coûteuse en utilisant l’analyse en flux.

Chlorination of water is widely used to reduce the risk of waterborne infections. However, chlorine can react with organic and inorganic species present in water leading to the formation of disinfection-by-products known to pose human health problems because of their toxicities, especially inorganic chloramines and trihalomethanes. Furthermore, the quantification of these compounds poses a major analytical challenge because, as far as we know, there is no sensitive method that can differentiate between inorganic chloramines, and there is no portable and inexpensive method for the analysis of trihalomethanes.Two flow analytical-based systems have been developed in this study to facilitate their portability and to minimize the cost of development. The first system aims to analyze inorganic chloramines in water, it is based on the use of a Multi-syringe chromatography (MSC) module, allowing inorganic chloramines separation, followed by a post-column derivatization step with a chromophoric reagent that enhances the sensitivity and the selectivity of detection. The second system has been developed for the analysis of trihalomethanes in water, it is based on the optimized Fujiwara’s reaction and on a solid phase preconcentration step.These two systems developed allows quantification of these two families of disinfection by-products in a sensitive, reliable, selective and cheap way by using flow analysis.