An assessment methodology for determining pesticides adsorption on granulated activated carbon
Received 3 February 2003, accepted 28 April 2003
Résumé
Une méthodologie d’évaluation pour la détermination de l’adsorption de pesticides sur le charbon actif en grains
Dans plusieurs pays, les producteurs d’eau ajoutent un réacteur de charbon actif en grains dans leur chaîne de production d’eau potable. Le but est d’éliminer notamment les résidus de produits phytosanitaires. En Europe, leur concentration doit se situer en dessous des normes légales décrites dans les directives de l’UE (98/83/CE). Il y a quelques années, des tests en mini- colonnes ont été développés afin d’améliorer l’utilisation des réacteurs de charbon actif à partir d’expériences menées à l’échelle du laboratoire. Les modèles mathématiques, qui avaient été élaborés pour prévoir le temps d’utilisation des réacteurs, n’ont pas pu livrer de résultats validés. Néanmoins, ce type d’expérience permet d’estimer les performances d’adsorption d’un charbon actif pour différents pesticides. En fonction du manque de résultats disponibles comparables, nous avons développé une méthodologie standardisée basée sur l’expérience en mini-colonne de charbon actif en grains. Les conditions expérimentales principales sont : charbon actif Filtrasorb 400 (Chemviron Carbon) ; eau minérale et organique reconstituée (concentration en acide humique : 0,5 mg/l) ; concentration de l’influent 500 μg.l-1 ; masse de charbon actif 200 mg ; EBCT (temps de contact en lit vide) 0,16 min. ; vitesse linéaire 0,15 m.s-1. Dans ces conditions, il apparaît que le diuron est fortement adsorbé en comparaison avec d’autres matières actives, comme le chloridazon, l’atrazine ou encore le MCPA. En faisant le rapport du temps de percée d’un produit à celui du diuron, il est suggéré de classer les substances comme suit – rapport inférieur à 0,40 : peuvent être reconnues comme peu adsorbées (MCPA) ; rapport de 0,41 à 0,80 : peuvent être reconnues comme moyennement adsorbées (chloridazon et atrazine) ; rapport supérieur à 0,80 : substances fortement adsorbées sur le charbon actif en grains. Les matières actives qui sont peu adsorbées et qui doivent être éliminées de l’eau potabilisable, peuvent fortement réduire le temps d’utilisation du lit de charbon actif. Ce type d’information est particulièrement utile pour les producteurs d’eau et pour les autorités d’agréation des produits phytosanitaires.
Abstract
In many countries, water suppliers add granular activated carbon reactor in the drinking water treatment notably in order to remove pesticides residues. In Europe, their concentrations must lie below the values imposed by the EU directives (98/83/EC). A couple of years ago, some mini-column tests were developed to improve the use of the activated carbon reactor in relation with lab experiments. Modelling, which was elaborated to predict the lifetime of reactors, did not bring validated results. Nevertheless, this kind of experiment allows us to assess the adsorption performances of an activated carbon for different pesticides. Because of the lack of comparable available results, we have developed a standardized methodology based on the experiment in mini-column of granular activated carbon. The main experimental conditions are activated carbon: Filtrasorb 400 (Chemviron Carbon); water: mineral and organic reconstituted water (humic acid concentration: 0,5 mg/l); influent concentration 500 μg.l-1; activated carbon weight: 200 mg; EBCT (Empty Bed Contact Time): 0.16 min.; linear speed: 0.15 m.s-1. In these conditions, it appears that diuron is highly adsorbed in comparison with other active substances like chloridazon, atrazine or MCPA. From the ratio of effluent volume for the breakthrough point with respect to diuron, it is suggested that products of which the difference factor ratio is – (a) below 0.40: may be reckoned as weakly adsorbed (MCPA); (b) from 0.41 to 0.80: may be reckoned as moderately adsorbed (chloridazon and atrazine); (c) above 0.80: as highly adsorbed on granular activated carbon. Active substances that are weakly adsorbed and have to be removed from drinking water, may highly reduce the lifetime of an activated carbon bed. This kind of information is particularly useful for water suppliers and for regulatory authorities.