ANALYSES DES EAUX DOUCES TECHNIQUES

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Victorien Richard
il y a 7 ans
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1 1 Les Fiches Données Sécurité : dans l armoire matériel. SECURITE : LE PORT DES EPI EST OBLIGATOIRE,GANTS ET LUNETTES INCLUS S6 MSP ANALYSES DES EAUX DOUCES TECHNIQUES

2 2 A. GENERALITES 1. Choix de l eau comme fluide caloporteur : Valeur élevée de la chaleur massique (de 2 à 10 fois plus élevée que n importe quel autre corps soit 4.18kJ/kg). Large gamme de températures : sous pression atmosphérique normale fusion à 0 C et ébullition à 100 C. Disponibilité importante! Peu onéreuse. Mais : Génératrice de tartre, de dépôts et de corrosion. 2. Classification des eaux : Les eaux naturelles (sels en solution 250mg/l): provenant de sources, étangs, rivières.elles contiennent des composés minéraux, des matières organiques et des gaz dissous. Eaux distillées ( sels :1 à 2 mg/l): obtenues par distillation des eaux naturelles ou eau de mer.le condensat alors obtenu n est pas parfaitement pur et contient souvent jusqu à 5mg de sel par litre. Les eaux de mer : sa composition varie selon le lieu, le taux d évaporation et les fleuves se déversant. La salinité moyenne est de 30g/l. 3. Disponibilité : 98% de l eau disponible sur notre planète est de l eau de mer, donc 2% d eau douce principalement sous forme de glace polaire. 4. Corps présents dans l eau : H 2 O n est jamais parfaitement pure et renferme toujours un certain nombre de sels dissous. La classification des corps dissous se fait en fonction de la taille des particules ayant pour «seuil» 0.45μm. Matières en suspension, 0.45μm, tels les oxydes métalliques, les sels insolubles, les matières organiques.l épuration de l eau peut alors s effectuée par procédés physiques du genre filtration, épuration centrifuge

3 3 Matières en solution, 0.45μm, tels les sels solubles non incrustants (chlorures, bicarbonates, nitrates), Les sels incrustants (carbonates, sulfates, silice), les gaz (oxygène, gaz carbonique, azote). B. LES DIFFERENTS CONTROLES 1) Le ph(potentiel d hydrogène) : Par ionisation on obtient : H 2 O = H + + OH - [H + ].[ OH - ] =10 14 à 25 C donc [H + ] = [ OH - ] = 10-7, pour de l eau pure..ph = 7. ph = -log[oh + ] Pour une solution acide [ H + ] >10-7 et ph<7 Pour une solution basique [ H + ] <10-7 et ph>7 Mesure :On mesure la concentration dans l eau des H +. par papier ph (peu précis), par colorimétrie ( correcte si le ph est bien évalué), par sonde électronique. 2) Le TH (titre hydrotimétrique ou dureté) : Le TH exprime la teneur de l eau en sels alcalinos-terreux, Ca et Mg. Cette valeur permet une classification des eaux,elles sont : Douces si TH<5 F De faible dureté si 5 F<TH<12 F De moyenne dureté 12 F<TH<25 F Dures si TH>30 F. 3) Le TA (Titre Alcalimétrique) : Le TA exprime la teneur de l eau en composés dissous qui confère à celle-ci un ph supérieur à 8.4 : alcalis libres (OH - ),1/2 des carbonates (CO 3 2- ), 1/3 des phosphates (PO 4 3- ). TA= OH - +1/2 CO /3 PO 4 3-

4 4 Mesure : la valeur du TA est marquée par le virage de la phénolphtaléine du rouge à l incolore, on mesure donc la quantité d acide nécessaire pour «descendre» la valeur du ph à 8.4. Remarque : si ph 8.4 alors TA = 0! 4) Le TA C(Titre Alcalimétrique complet) : Le TAC exprime la teneur de l eau en composés dissous lui conférant un ph supérieur à 4.5. TAC= OH - + CO 2-3 +CO 3 H - + 2/3( PO 3-4 +PO 4 H 2- ) Mesure : à partir de l échantillon précédemment obtenu auquel on ajoute 5 gouttes de méthyl-orange puis on comptabilise la quantité d acide nécessaire pour obtenir une couleur rouge. 5) La concentration en ion ferreux (Fe 2+ ) en ion ferrique (Fe 3+ ) Il provient du métal de l installation et s est dissout dans l eau.cela augmente la vitesse de corrosion. Mesure : réaction chimique entre solution ammoniacale et solution alcoolique de diméthylglyoxime, fixant une couleur rose. 6) La concentration en silice. La silice présente dans l eau pourrait se déposer sur les ailettes des turbines (perte de charge) mais peut aussi générer de la corrosion. En effet la silice sous forme de silicate de soude subit à haute température une hydrolyse donnant de l acide salicylique. Mesure :par réactifs chimiques. 7) La salinité. C est la quantité de sels dissous dans l eau, elle est proportionnelle à la conductivité. Mesure : le plus souvent effectuée par sonde et exprimée soit en μs/cm soit en ppm (parties par million soit gramme par litre).

5 C. MAINTIEN DE LA QUALITE DES EAUX 1) Pour toutes les installations : L oxygène présent dans l eau se détermine selon le graphique ci-dessous : Nous observons que plus l eau est chaude moins il y a

5 5 C. MAINTIEN DE LA QUALITE DES EAUX 1) Pour toutes les installations : L oxygène présent dans l eau se détermine selon le graphique ci-dessous : Nous observons que plus l eau est chaude moins il y a d oxygène dissout. Il est donc nécessaire de maintenir la bâche à 60 C. L oxygène peut aussi être combattu par traitement chimique (sulfite, amines) ou par désaérateur. Les concentrations en sels évoluent selon les diagrammes suivants : Petit lexique : NaCl : chlorure de sodium SO 4 Ca : anhydrite Cl 2 Mg : chlorure de magnésium SO 4 K 2 : sulfate de potassium Mg(OH) 2 : hydroxyde de magnésium (CO 3 )H 2 Ca : acide carbonique CO 3 Ca : carbonate de calcium SO 4 Mg : sulfate de magnésium

6 Pour toutes eaux techniques (eau distillée) de bord il convient que les paramètres soient contrôlés et corrigés si besoin. 6 2) De plus pour les eaux de chaudière : a) Traitements chimiques : Le système le plus courant et le plus simple d injection de produits chimiques est la pompe doseuse asservie à «la mise en route de la chaudière» ; Les phosphates (PO 3-4 ) Cette molécule est injectée soit dans la bâche, soit en amont de la chaudière. - Il augmente le ph en chaudière (et en bâche le cas échéant), donc maintient un ph protecteur de l acier. - Il passive les parois immergées en chaudière. En effet il se complexe avec les ions ferriques qui se détachent à la surfaces des parois immergées et forment ainsi une couche protectrice (dite couche de passivation ou magnétite) dans les conditions de pression et de température de fonctionnement - Il a des capacités dispersantes sur le calcaire. En cas d introduction de TH dans la chaudière, il va maintenir les cristaux de tartre en suspension. Ainsi, le tartre se fixera plus difficilement sur les parois et les cristaux pourront être éliminés par les purges. - Il a des capacités dispersantes sur les boues. Les sulfites (SO - 3 ) Cette molécule est injectée soit dans la bâche, soit en amont direct de la chaudière. Les sulfites sont utilisés ici comme réducteur d oxygène dissout. Plus la température de la bâche sera faible, plus la quantité de sulfite à injecter sera importante. La réaction des sulfites avec l oxygène est très rapide. Les amines (DEHA, cyclohexylamine ) Ces molécules sont injectées soit en bâche, soit en amont direct de la chaudière. Elles sont actives en phase liquide, mais également en phase vapeur. Leur ph généralement élevé en solution varie en fonction du type d amine. - Elles réduisent l oxygène dissout, leur réaction est plus lente que les sulfites.

7 7 - Elles sont entraînées en phase vapeur et permettent d élever le ph des condensats afin d éviter la corrosion du circuit. Elles ont la particularité de «filmer» le réseau des condensats. Les polymères Ces molécules sont injectées soit en bâche, soit directement en amont de la chaudière. Leur fonction est de maintenir en suspension les impuretés de façon à faciliter leur élimination par les purges. Les acides / les bases Ils sont utilisés comme correcteurs de ph sur les circuits où, malgré une conduite et un traitement correct, le ph n est pas bon en chaudière. b) Des extractions peuvent être pratiquées : attention brûleur bas les feux puis temps de décantation de la masse d eau Extractions de surface : évacuation des particules grasses Extractions de fond : évacuations des particules boueuses et des sels incrustants transformés en précipité. 3) Les eaux moteurs Dans ce type de circuit, dit circuit fermé, un seul produit de traitement est nécessaire à la protection du réseau. Le produit doit avoir plusieurs propriétés listées ci-après. Anti-tartre La présence de molybdates et / ou de phosphates assurent le maintien en suspension des cristaux de tartre qui pourraient se former au sein du circuit et qui risquerait ainsi de réduire les sections de canalisations et de limiter le débit et les échanges thermiques. Anti-boues idem que pour les propriétés anti-tartre, les molybdates et / ou les phosphates permettent le maintien en suspension des boues formées ce qui évite les obstructions des canalisations. Anti-corrosion des inhibiteurs de corrosions sont contenus en grande quantité dans ces produits. Ils agissent tout d abord en stabilisant le ph à l aide de sels tampons, qui inhibent les corrosions par «effets piles» entre les matériaux.

8 8 Ils contiennent également des complexes chimiques qui passivent les canalisations. La présence d air dans ces circuits est néfaste pour son bon fonctionnement, l élimination de l air est assurée par des purgeurs installés tout au long du circuit.

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