Recettes de pro – déminéralisation et purification

Recettes de pro – déminéralisation et purification

eau purifiée FR • purified water EN pharmacologie
Eau préparée soit par distillation, soit à l’aide d’un échangeur d’ions,soit par tout autre procédé approprié, à partir d’une eau potable. 

Office québécois de la langue française, 1988

 

L’eau purifiée/déminéralisée est utilisée dans plusieurs des applications critiques comme la production d’énergie nucléaire, la production pharmaceutique, les utilisations en laboratoire, la fabrication de puces informatiques et tellement d’autres… Il est cependant très difficile de définir les standards d’eau déminéralisée, comme je l’expliquais dans un article précédent, à cause de la multitude de facteurs pris en compte en plus du degré de déminéralisation (bactéries, teneur en COT (carbone organique total), etc.)
Les procédés de déminéralisation
• La distillation
Le plus ancien procédé de déminéralisation, la distillation, consiste à porter l’eau à ébullition et à liquéfier la vapeur recueillie. Le distillat ainsi obtenu est dépourvu de sels minéraux puisque ces derniers ne s’évaporent pas et demeurent concentrés dans l’appareil distillateur. Si la méthode semble idéale en théorie, c’est malheureusement un peu différent dans la pratique alors que certains éléments volatiles peuvent être transportés lors de l’évaporation et contaminer le distillat purifié. Le procédé, bien qu’il ait la capacité de produire une eau de 1uS/cm en théorie, n’offre pas l’assurance d’une absence d’emportement. De plus, puisque qu’il exige une source de chaleur constante pour porter l’eau à ébullition, il s’avère être énergivore et couteux de purifier l’eau par cette méthode.

•L’osmose inversée

Plus contemporain, le procédé d’osmose inversée (OI) sépare la phase liquide par perméation. L’eau brute ou prétraitée est donc poussée à travers une membrane semi-perméable, qui retient toutes les impuretés, ne laissant passer que les molécules de H2O. Il s’agit dans les faits de l’un moyen de filtration les plus efficaces connus.
De plus, puisque l’OI utilise un écoulement tangentiel, on évite le colmatage en surface des filtres qui est problème fréquent de la filtration conventionnelle. Cette méthode offre l’élimination de ≥95% de toutes les impuretés présentes dans l’eau brute, incluant bactéries, COT, organiques et endotoxines ce qui en fait l’une des méthodes de déminéralisation les plus efficaces et reconnues de nos jours.
Comparativement à la distillation, il s’agit d’une technologie fiable et performante qui demande peu de remplacement de consommables. En contrepartie, elle nécessite un entretien préventif régulier de l’équipement pour éviter une prolifération en surface et occasionne plus de bruit lors de la production d’eau purifiée et produit également un volume de rejet typiquement égal au volume de production.

• La déionisation

La résine d’échange ionique utilisée dans ce procédé offre la capacité « théorique » de capter 100% des sels minéraux présents dans l’eau. En faisant circuler l’eau à travers le lit de résine déionisante (DI) mélangée (65% de résine anionique et 35% de résine cationique la majeure partie du temps), on capte les éléments indésirables qui y sont dissouts ou suspendus et on les échange avec des molécules d’hydrogène (cations) ou d’hydroxydes (anions).Il s’agit d’une technologie peu coûteuse à l’acquisition mais le procédé peut devenir très onéreux s’il est utilisé en prétraitement (à l’osmose inversée ou à la distillation par exemple) puisque le lit de résine s’épuisera rapidement et devra être remplacé fréquemment. La DI nécessite l’utilisation de produits chimiques pour «charger » la résine neuve ou pour régénérer une résine usagée. 

À la base, cette méthode n’offre pas le captage des bactéries et organiques, sauf pour quelques types particuliers de résine fabriqués pour des applications spécifiques mais ces produits représentent des coûts considérables.
Enfin, puisque les résines sont organiques pour la plupart, elles peuvent avoir tendance à générer un contenu microbiologique, organique ou bactérien, qui doit être éliminé avant l’utilisation.

• L’électro-déionisation

Plus récente de la liste, l’électro-déionisation combine le procédé de déionisation vu au point précédent et l’utilisation d’un courant électrique. Dans ce processus, la régénération de la résine est effectuée par électrification directe ce qui offre une excellente barrière contre les risques de prolifération bactérienne, normalement associés à l’utilisation de résines DI. Aucune utilisation de produits chimiques n’est donc nécessaire, réduisant donc l’impact environnemental d’autant.
Bien qu’il nécessite une étape de prétraitement par adoucissement et/ou déchloration, le procédé de déminéralisation est l’un des plus performants quant à la qualité d’eau produite, avec une résistivité se situant à ≥15MΩ. Le système doit cependant être en opération constante, c’est-à-dire 24 heures par jour, afin de maintenir les « stacks » (modules d’électrodéionisation) vivants ce qui occasionne le rejet d’un mince filet d’eau en tout temps et ces derniers doivent quand même être remplacés tous les 3 ans au minimum.

Richard Bourdeau

Richard Bourdeau, Consultant et Chef de division

À l’origine de la conception de l’un des projets les plus imposant dans le domaine de la purification d’eau de procédé (en soutien à Teknika-HBA), soit le Centre de Recherche C2MI à Bromont (un projet partenariat avec IBM, Dalsa, et l’Université de Sherbrooke, M. Bourdeau a su développer son expertise dans le domaine de la purification d’eau de procédé industriel et clinique pour les projets de taille. Diplômé en Génie Industriel (AEC) depuis 1997, M. Bourdeau possède les qualifications et l’expertise nécessaire afin de bien soutenir les clients dans leurs démarches de design de solutions et d’acquisition de systèmes d’eau.