Usages des zéolithes pour une meilleure qualité des eaux de consommation

Uses of zeolites for a better tapwater quality

¹ SOMEZ, 7 rue Auguste Comte, F-34000 Montpellier

Résumé

Les propriétés d'échange et d'adsorption des zéolithes sont bien connues, mais jusqu'à présent, les faibles qualités mécaniques des matériaux disponibles restreignaient leurs usages dans le traitement des eaux. Des progrès récents, tant dans le choix des matériaux bruts que dans leurs prétraitements, ont permis de mettre sur le marché des produits de texture très ferme, qui conservent leurs qualités intrinsèques.

Au sens le plus général du terme, la stabilité est un facteur décisif lorsque l'on décide d'utiliser de tels matériaux dans le prélèvement, la rétention et le confinement d'éléments ou de composés polluants. Nous nous attarderons sur tous ses aspects, mécaniques, thermiques et chimiques.

Puis nous passerons en revue les applications qui reposent sur les propriétés d'échange cationique : prélèvement de l'ammonium, des métaux lourds, des produits de fission et du calcium, puis nous évoquerons l'adsorption moléculaire avec des zéolithes hydrophobes qui permettent de prélever de nombreux composés organiques volatils, comme les organochlorés. Ces procédés s'accompagnent souvent d'effets catalytiques qui entraînent la dissociation ou l'oxydation des molécules polluantes. Le couplage ozone/zéolithe, étant possible dans ces domaines.

Ensuite, nous aborderons l'utilisation de "zéolithes modifiées" qui va du cas simple d'un matériau traité pour le prélèvement du fer, du manganèse et de l'arsenic, à des matériaux plus sophistiqués. Ces derniers impliquent un greffage chimique qui permet d'ajouter à l'échange cationique des zéolithes, une propriété complémentaire d'échange anionique. Ces nouveaux matériaux peuvent alors agir sur les phosphates, les nitrates, les chromates et d'autres composés organiques

Le foisonnement de solutions techniques utilisant des minéraux de type zéolithe, en vue de réduire la pollution des eaux est tel, que leur usage intensif paraît être inévitable. D'autant que l'efficacité de ces "zéotypes" est particulièrement forte dans le domaine de l'affinage des très faibles concentrations.

Abstract

Zeolite exchange and adsorption capacities are well known, but till now, the soft mechanical resistance of available materials was a limit to their use in water treatment processes. Recent progress, both in the choice of the raw materials and in their pre-treatment, allow producers to market high mechanical strength products while keeping their intrinsic properties.

Product stability is a determining factor when such materials are used for pollutants removal, retention and confinement. We will linger on all these mechanical, thermal and chemical aspects.

A general review of the applications based on zeolite cationic exchange properties will be done including: removal of ammonium, heavy metals, radioactive compounds and calcium. The paper will also discuss the molecular adsorption on hydrophobic zeolites and their ability to adsorb organic compounds like organo-chlorinated chemicals. These processes generally include catalytic reactions which produce pollutant molecules degradation through dissociation or oxidation. The ozone/zeolite coupling is also possible for these purposes.

Finally, we will discuss the uses of modified zeolites from the simple case of the treated material used as a substrate to remove iron, manganese and arsenic from an effluent, to more sophisticated materials. These products are generally surface modified, which adds an anionic exchange capacity to their cationic exchange properties. These new materials can react with and remove phosphates, nitrates, chromates and other organic compounds.

The market for the numerous technical solutions using zeolite type minerals in order to decrease water pollution is growing rapidly. As a result the intensive use in large scale applications appears to be inevitable. Primarily because "zeotypes" are most effective when they are used to polish the very low concentrations of pollutants.