Le fer est l’un des métaux les plus abondants de la croûte terrestre. Il se présente naturellement dans l’eau sous forme soluble sous forme de fer ferreux (fer bivalent sous forme dissoute Fe2+ ou Fe(OH)+) ou sous forme complexée comme le fer ferrique (fer trivalent: Fe3+ ou précipité sous forme Fe(OH)3). La présence de fer dans l’eau peut également avoir une origine industrielle ; Exploitation minière, sidérurgie, corrosion des métaux, etc.,
En général, le fer ne présente pas de danger pour la santé humaine ou l’environnement, mais il apporte des désagréments de nature esthétique et organoleptique. En effet, le fer donne une couleur rouille à l’eau, ce qui peut tacher le linge, les installations sanitaires ou même les produits de l’industrie alimentaire. Le fer donne également un goût métallique à l’eau, la rendant désagréable pour la consommation. Il peut également être à l’origine de la corrosion dans les drains des égouts, due au développement de micro-organismes, les ferrobactéries.,
Dans l’eau aérée, le potentiel redox de l’eau est tel qu’il permet une oxydation du fer ferreux en fer ferrique qui précipite ensuite en hydroxyde de fer, Fe(OH)3, permettant ainsi une élimination naturelle du fer dissous.
4 Fe2 + 3 O2 — > 2 Fe2O3
Fe2O3 + 3 H2O <> 2FE(OH)3
la forme du fer dans l’eau dépend du pH de l’eau et du potentiel redox, comme indiqué dans le diagramme de Pourbaix Habituellement, les eaux souterraines ont une faible teneur en oxygène, donc un faible potentiel redox et un pH faible (5,5 – 6.,5)
diagramme de Pourbaix du fer
cependant les eaux souterraines sont naturellement anaérobies: le fer reste donc en solution et il est donc important de l’enlever pour une utilisation en eau.
L’élimination du fer ferreux, par physico-chimiques, est obtenu en augmentant le potentiel redox de l’eau par oxydation grâce à l’oxygène de l’air, et ce, par simple ventilation. Dans le cas de l’eau acide, le traitement pourrait être complété par une correction du pH. ainsi, le fer ferreux est oxydé en fer ferrique, qui précipite en hydroxyde de fer, Fe(OH)3., Le précipité est ensuite séparé de l’eau par filtration sur sable ou décantation. L’étape de précipitation par oxydation chimique peut également être réalisée avec les oxydants les plus forts tels que le dioxyde de chlore (ClO2), l’ozone (O3) ou le permanganate de potassium (KMnO4).
cette élimination peut être réalisée par des systèmes en cascade ou par pulvérisation en plein air (pour une teneur maximale acceptable en Fe2+ de 7mg.L-1) connu sous le nom de systèmes gravitant., Ces systèmes nécessitent une place importante au sol, mais, en plus d’un coût d’exploitation facile et bon marché, ils permettent également une élimination agressive du CO2 et du sulfure d’hydrogène (H2S). Il existe également des systèmes de pression, qui en plus de leur compacité, permettent de traiter des eaux dont les concentrations en Fe2+ se situent entre 7 et 10mg.L-1.
schéma du système D’élimination du fer
Le fer se trouve souvent dans l’eau sous des formes complexes. Pour être éliminé, le fer complexé demande une étape de coagulation, qui se situe entre l’oxydation et la filtration.,
Remarque: grâce aux micro-organismes, il est possible d’éliminer le fer de l’eau par voie biologique. En effet, il existe de nombreuses bactéries, dont le métabolisme et donc leur survie, sont liés à l’oxydation du fer. Cependant cette élimination biologique nécessite des conditions spécifiques pour le pH, la température, le potentiel redox, etc