Origine de l’aluminium
L’aluminium (formule Al, poids moléculaire 27 g/mol) structure électronique [Ne] 3s23p1 a tendance à perdre 3 électrons pour former Al(3+). Il est abondant dans la croûte terrestre, mais peu soluble dans l’eau, ce qui fait qu’il ne s’y retrouve presque pas ou très peu dans les eaux naturelles. L’aluminium retrouvé est surtout le résidu issu du traitement de l’eau par les sels d’aluminium comme l’alun et ses dérivés. Au Québec, il n’y a pas de norme, mais Santé Canada recommande des valeurs cibles opérationnelles de moins de 0,1 mg/L (100 µg/L) d’aluminium total pour les stations de traitement conventionnelles et de moins de 0,2 mg/L (200 µg/L) d’aluminium total pour les autres types de systèmes de traitement.
Chimie de l’aluminium dans l’eau
La solubilité de l’aluminium augmente à des pH moins élevés en raison de la formation de Al(OH2+, Al(OH)2+ et de Al(H2O)63+ — souvent abrégé en Al3+ et parfois appelé aluminium libre. Le Al(OH)3 solide est l’espèce prédominante à des pH se situant entre 5,2 et 8,8, alors qu’à des pH supérieurs à 9, l’espèce prédominante est le Al(OH)4-, qui est soluble.
Le traitement ici va plus concerner l’enlèvement en post traitement, dans l’optique de produire de l’eau pure ou ultrapure
L’aluminium peut contribuer au colmatage des membranes malgré la présence d’un adoucisseur. En effet, la plupart des cations polyvalents sont contrôlés en amont des systèmes d’osmose inverse par l’adoucissement ou par l’ajout d’antitartre, mais le cas de l’aluminium est bien particulier.
L’adoucisseur est très peu efficace pour l’aluminium, entre autres parce que dépendamment de la chimie de la solution (le pH et la présence de certaines espèces chimiques), l’aluminium peut être sous forme d’ions Al3+, Al(OH)2+ ou Al(OH)4- et ces formes vont coexister en différentes proportions. Sous forme anionique, l’aluminium n’est pas enlevé par l’adoucisseur qui ne retient que les cations. De plus, en présence de certains composés en l’occurrence la silice, l’aluminium formera des colloïdes avec ceux-ci, le rendant ainsi indisponible pour être capté par l’adoucisseur.
L’aluminium, quelque soit sa forme est fortement enlevé par l’osmose inverse (95-98%). Toutefois, sous forme de particules colloïdales formées avec certains composés dont la silice il colmate les membranes d’osmose inverse.
Les colloïdes pourraient se former avant le système d’osmose inverse ou à la surface de la membrane sous l’influence de la concentration de polarisation. Dans ce cas, l’ajout du type approprié d’antitartre pourrait aider à contrôler le colmatage. S’ils se forment avant, c’est beaucoup plus complexe. Néanmoins cette situation serait étonnante, à moins que l’eau contienne un concentration importante de contaminants susceptibles de former des colloïdes avec l’aluminium.
L’aluminium a aussi tendance à former des colloïdes colmatants, même avec certains antitartres notamment ceux contenant des composés organophosphorés. Toutefois, certains agents complexants comme l’acide citrique ou l’EDTA semblent donner de bons résultats et pourront potentiellement aider à réduire le colmatage des membranes. De mon point de vue, l’EDTA ou l’acide citrique pourrait avoir un effet bénéfique si la formation de colloïdes est liée à la concentration de polarisation.