Le chlorure de fer (III) ou le sulfate d'aluminium (alun) pour la coagulation de l'eau : comment choisir le coagulant adapté ?
Par فريق Egy Chem Hub
Lors du choix d'un coagulant pour une station de traitement de l'eau ou des eaux usées, la même question revient sans cesse : Faut-il utiliser le chlorure de fer (III) (connu scientifiquement sous le nom de chlorure ferrique, Iron(III) Chloride ou Ferric Chloride) ou le sulfate d’aluminium (alun, Alum) ? Il n’existe pas de réponse unique valable pour toutes les eaux. Cependant, connaître les différences chimiques et opérationnelles entre ces deux substances permet de gagner du temps avant de se lancer dans des essais en cuve et aide l’acheteur à définir les spécifications à exiger du fournisseur.
Que sont ces deux substances ?
Le sulfate d’aluminium (Al₂(SO₄)₃) est généralement fourni sous forme de cristaux déshydratés ou de solution liquide concentrée.
Le chlorure ferrique (la formule FeCl₃ correspond au composé anhydre) est utilisé dans le traitement de l’eau, le plus souvent sous forme de solution aqueuse d’une concentration d’environ 41 % en poids ; il s’agit d’une solution brun foncé très acide.
Ces deux substances sont des coagulants inorganiques à base de sels minéraux, et toutes deux sont ajoutées à l’eau à des doses calculées en milligrammes par litre.
Comment fonctionnent-elles chacune ?
Lors de leur ajout, le sel minéral se dissout dans l’eau et forme un hydroxyde peu soluble : l’hydroxyde d’aluminium Al(OH)₃ dans le cas de l’alun, et l’hydroxyde de fer (III) Fe(OH)₃ dans le cas du chlorure de fer (III). Ce précipité neutralise les charges des particules en suspension et retient celles-ci dans un « floc » qui se dépose ou est filtré. L'hydrolyse produit une acidité qui abaisse le pH de l'eau et consomme son alcalinité naturelle ; c'est là que commencent les principales différences entre les deux substances.
Différences fondamentales dans un tableau
| Critère | Sulfate d’aluminium (alun) | Chlorure ferrique (III) |
|---|---|---|
| Plage de pH effective | Plus étroite, comprise approximativement entre 5,5 et 7,5 (les références divergent légèrement quant aux limites) | Beaucoup plus large, allant d’environ 4 à 11 |
| Consommation d’alcali (en CaCO₃) | Environ 0,45 à 0,50 mg/l pour 1 mg/l d’alun | Environ 0,92 mg/l pour 1 mg/l de FeCl₃ (calculé sous forme anhydre) |
| Ion ajouté à l’eau | Sulfate | Chlorure |
| Boues produites | Hydroxyde d’aluminium | Hydroxyde de fer (III) |
| Corrosion et manipulation | Solution acide nécessitant des matériaux de stockage adaptés | Très corrosif pour la plupart des métaux |
Remarque importante lors de la comparaison des chiffres : la dose d’alun peut être exprimée en substance anhydre ou en solution à une concentration donnée, de même que le chlorure de fer (III) peut être exprimé sous forme anhydre, cristalline ou en solution. La comparaison doit donc toujours être effectuée sur une base uniforme avant de calculer le coût.
pH : dans quelle plage chaque coagulant fonctionne-t-il efficacement ?
La plage d’efficacité de l’alun est plus étroite ; elle s’étend d’un milieu faiblement acide jusqu’à un pH proche de la neutralité. Par conséquent, la station qui l’utilise doit surveiller le pH après l’ajout et l’ajuster s’il s’écarte de cette plage.
Le chlorure de fer (III), quant à lui, conserve son efficacité sur une plage beaucoup plus large, ce qui constitue un avantage lorsque le pH de l’eau brute fluctue ou lorsqu’il est nécessaire d’opérer en dehors de la plage d’efficacité de l’alun. Cependant, l’étendue de cette plage ne signifie pas que la dose optimale soit fixe : celle-ci varie en fonction du type d’eau.
L'alcalinité : le coût caché
Tout coagulant minéral consomme l’alcalinité de l’eau. Le chlorure de fer (III) en consomme environ deux fois plus que l’alun pour une même masse de substance active. Dans une eau dont l’alcalinité est déjà faible, cela peut entraîner une baisse du pH en dessous de la plage requise, ce qui nécessite l’ajout de chaux ou de carbonate de sodium pour compenser l’alcalinité, ce qui augmente le coût des matériaux. C’est pourquoi l’alcalinité de l’eau brute doit être vérifiée avant de choisir entre les deux coagulants, et non après.
Boues et flocs
Les deux coagulants laissent un précipité d’hydroxyde insoluble qui vient s’ajouter aux boues ; le coût du traitement et de l’élimination de ces boues doit donc être pris en compte dans la comparaison. Les flocons de fer sont volumineux et se déposent rapidement.
Quant à savoir lequel des deux produit des boues plus faciles à déshydrater, les références que nous avons consultées ne s’accordent pas sur une réponse unique. Nous ne proposons donc pas de règle générale ici ; il est préférable de mesurer la capacité de déshydratation des boues sur des échantillons provenant de la même cuve.
Corrosion et manutention
C’est là une différence qui apparaît sur le site de la station et non en laboratoire. La solution de chlorure de fer (III) est acide et très corrosive pour la plupart des métaux. Pour le stockage et le transport, on utilise généralement des matériaux non métalliques ou revêtus, tels que la fibre de verre (FRP), le polyéthylène haute densité (HDPE), le polypropylène et le PVC, ou encore l’acier revêtu de caoutchouc, en vérifiant la température de fonctionnement indiquée par le fabricant du matériau. Cela implique de contrôler les conduites d’injection, les pompes et les réservoirs avant de passer au chlorure de fer (III). L'alun liquide est lui aussi acide ; il convient donc de vérifier la compatibilité des matériaux de traitement avec la fiche de données de sécurité (FDS) dans les deux cas.
Quand privilégier l'un ou l'autre ?
Les règles suivantes ne remplacent pas les essais, mais elles aident à établir des priorités :
- L'alun est généralement le plus adapté lorsque le pH de l'eau brute est proche de sa plage d'utilisation et que l'alcalinité est suffisante.
- Le chlorure de fer (III) est généralement plus adapté lorsque le pH fluctue ou sort de la plage de l’alun, ou lorsque la station peut supporter le coût de l’alcalinité supplémentaire et dispose de matériaux de traitement résistants à la corrosion. Parmi ses applications connues dans les eaux usées, on peut citer l’élimination des matières en suspension et du phosphore.
- Dans les deux cas, c’est le test en jarre (Jar Test) réalisé sur l’eau réelle qui détermine la pertinence du choix.
Dosage : il n’existe pas de valeur universelle
La dose optimale dépend de la turbidité de l’eau brute, de sa teneur en matières organiques naturelles, de la température et de l’alcalinité. Les doses publiées varient considérablement d’une eau à l’autre ; c’est pourquoi nous ne mentionnons pas ici de dose recommandée. Le test en jarre permet de comparer les coagulants sur une base uniforme et de déterminer le dosage, le pH optimal ainsi que la quantité de compensation alcaline nécessaire.
Liste de contrôle pour l’acheteur
- Demandez une analyse de l’eau brute : pH, alcalinité, turbidité et matières organiques.
- Déterminez la concentration du produit et la base de calcul de la dose (solution, anhydre, hydrate).
- Vérifiez les matériaux des réservoirs, des pompes et des conduites d’injection.
- Évaluez le coût de la compensation alcaline et de l’élimination des boues, et pas seulement le prix à la tonne.
- Demandez la fiche de données de sécurité (FDS) et la fiche technique avant la livraison.
Solution de chlorure ferrique (III) à 40 % d’Egy Chem Hub
Egy Chem Hub propose une solution de chlorure ferrique (III) à 40 % (Ferric Chloride Solution 40 %, nom commercial ECH-FR4014), une solution aqueuse de couleur brun-rougeâtre, fortement acide, qui fait partie des coagulants inorganiques classés dans la catégorie des produits de traitement de l'eau. Il est disponible en qualité industrielle, technique et de traitement de l'eau, et est conditionné dans des conteneurs IBC d'une capacité de 1 400 kg et des fûts en PEHD d'une capacité de 280 kg, Il est également disponible en vrac. Il est d’origine égyptienne et sa durée de conservation est de 12 mois. Il doit être conservé dans un endroit frais, sec et bien aéré, dans son emballage d’origine, à l’écart des métaux, des alcalis et des agents réducteurs. Le produit est fabriqué dans une usine certifiée NSF selon la norme NSF/ANSI/CAN 60 pour le traitement de l’eau potable. Les certificats ISO 9001:2015 et ISO 14001:2015 et ISO 45001:2018 ainsi que l’enregistrement REACH sont présentés sur la page du produit ; les fiches techniques (TDS) et de sécurité (SDS) sont disponibles sur demande. Pour en savoir plus sur les propriétés et les applications industrielles et environnementales, consultez notre article précédent sur le chlorure de fer (III) à 40 %.
Pour nous contacter
Pour demander un devis ou les spécifications techniques de la solution de chlorure de fer (III) à 40 %, contactez l’équipe d’Egy Chem Hub et joignez les données relatives à votre eau et à votre application afin que nous puissions vous aider à déterminer le produit et le conditionnement adaptés.
