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TRAVAIL PERSONNEL DE L’ETUDIANT Rédigé par : N° NOMS ET PRENOMS MATRICULE 1 NSO

TRAVAIL PERSONNEL DE L’ETUDIANT Rédigé par : N° NOMS ET PRENOMS MATRICULE 1 NSOUPOU SEGNOU FANNY LINDA 18A0279P 2 OUMAROU MOUSSA 17Y084P 3 SAMIRA YAYA AIDAWA 20C0420EP 4 SAYIT FELIX 20C0421EP 5 SIMO ADOLPHE 17Y586P 6 TCHOUWA TCHAPDA ROMUALD 17Y537P 7 TCHUINDJANG KWATCHIE DIMITRI VALDES 18A0582P 8 TEZORE BAKARY PRUDENCE(CHEF) 20C0423EP 9 YMELE TADJOU BASTIAN BOREL 17Y498P Encadreur : Pr. Aboubakar 1 REPUBLIC OF CAMEROON Peace-Work-fatherland ******* MINISTRY OF HIGHER EDUCATION ******* UNIVERSITY OF MAROUA ******* NATIONAL ADVANCED SCHOOL OF ENGINEERING OF MAROUA ******* DEPARTMENT OF RENEWABLE ENERGY REPUBLIQUE DU CAMEROUN Paix- Travail-Patrie ******* MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEURE ******* UNIVERSITE DE MAROUA ******* ECOLE NATIONALE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE DE MAROUA ******* DEPARTEMENT DES ENERGIES RENOUVELABLES UNITE D’ENSEIGNEMENT : TRAITEMENT PHYSICO-CHIMIQUE ET INERTAGE DES DECHETS THEME : PRECIPITATION ET FLOCULATION ANNEE ACADEMIQUE 2020/2021 B. P/P. O BOX : 46 MAROUA Tel : +237 22620890/22292852 Fax : +237 22291541/22293112 Site : http://ww.univ-maroua.cm Table of Contents Introduction.............................................................................................................................................3 I- La floculation...................................................................................................................................3 1- Definition.........................................................................................................................................3 2- Traitements des eaux par floculation..............................................................................................4 2.1- Floculation des colloïdes en suspension dans les eaux.....................................................................4 II- La precipitation............................................................................................................................5 1- Definition.........................................................................................................................................5 2- Précipitation par voie chimique.......................................................................................................6 3- Précipitation....................................................................................................................................7 a- Loi....................................................................................................................................................7 b- Solubilité..........................................................................................................................................7 i- Réaction...........................................................................................................................................7 ii- Constante........................................................................................................................................8 4- Les précipitants utilisés....................................................................................................................8 a- La soude...........................................................................................................................................8 b- Utilisation........................................................................................................................................9 5- La précipitation des métaux seuls et en mélange............................................................................9 III- Différences.................................................................................................................................10 Conclusion.............................................................................................................................................11 Références:............................................................................................................................................11 2 Introduction En traitement des eaux, les précipitations et les floculations sont principalement utilisées pour éliminer par insolubilisation un ou plusieurs composés mineraux qui genent l’usage de l’eau. La floculation et la précipitation se rapportent toutes les deux au rassemblement de petites particules en une grosse particule. Mais il existe des différences entre les deux termes. La floculation est utilisée dans les usines de traitement de l'eau avec des techniques de coagulation afin d'éliminer les particules en suspension dans l'eau. Les précipitations ont de nombreuses applications à la fois en laboratoire et à l'échelle industrielle. La floculation forme des flocons tandis que la précipitation forme des précipités. I- La floculation 1- Definition En traitement des eaux, la coagulation et la floculation sont des traitements qui visent à optimiser l’élimination des particules en suspension par les procédés de décantation et de filtration. La floculation est le processus de traitement par lequel les colloïdes d'une suspension peuvent être obtenus sous forme agrégée. Ces agrégats agissent alors comme de grosses particules individuelles. Les agrégats formés lors de la floculation sont appelés flocons. La floculation peut se produire spontanément ou en raison de la présence d’un agent de floculation. Une suspension floculée est une suspension où la floculation a eu lieu. Ces suspensions présentent un taux de sédimentation élevé. Cela signifie que les flocons sédimentent plus rapidement que dans une suspension défloculée. Le sédiment formé a un volume plus élevé que prévu, car les flocons sont poreux et peuvent piéger les liquides tout en se déposant au fond de la suspension. Un floculant es un composé qui a une action de pontage inter particulaire. Les floculants les plus utilisés sont des polyélectrolytes c'est à dire des macromolécules possédant des groupes anioniques ou cationiques. On peut classer les floculants en flo culants naturels ou synthétiques. Parmi les floculants naturels on trouve de l'amidon de maïs et des amidons modifiées. Les floculants synthétiques sont des polyélectrolytes cationiques qui peuvent supplanter les cations métalliques, les plus utilisés sont les poly acrylamides, les copolymères acrylate-acrylamide et les polyéthylène oxydes. La floculation provoque l'augmentation de la taille des particules dans une suspension. Ce changement est observable puisqu'il modifie la taille des particules d'une échelle microscopique à une échelle macroscopique. Les flocons sont souvent visibles à l'œil nu. La floculation est nécessaire afin d'augmenter les dimensions des 3 particules présentes pour une flottation maximale, sinon la grosseur des particules est inférieur au diamètre des microbulles et le mécanisme d'élévation ou de flottation s'avère impossible, il y a alors décantation. 2- Traitements des eaux par floculation Une utilisation courante de la floculation est le traitement de coagulation-floculation pour l'eau potable et les eaux usées. L'eau de source naturelle et les déchets industriels sont composés de produits chimiques dissous et de particules en suspension. La coagulation est utilisée pour éliminer les particules chargées présentes dans l'eau. Les coagulants avec des charges opposées sont utilisés pour cela. La floculation est la prochaine étape du traitement de l'eau. Là, un léger mélange est effectué pour permettre la formation de flocons. Ensuite, ces flocons sont autorisés à se déposer. Ensuite, les sédiments peuvent être enlevés. 2.1- Floculation des colloïdes en suspension dans les eaux Les principaux agents de floculation sont les polymères minéraux tels que la silice activée, les polymères naturels extraits de substances animales ou végétales et les polymères de synthèse apparus plus récemment et qui ont fait évoluer considérablement les performances de la floculation. Ces derniers sont les plus répandus dans le traitement des eaux ; on parle en général de floculation par les polymères. Les polymères organiques de synthèse sont des macromolécules composées de la répétition d’au moins un type de monomère. Si les monomères sont ionisables, ils peuvent s’ioniser en solution et conférer au polymère des charges. On distingue ainsi les polymères neutres (pas de charge), cationiques (charge positive) et anioniques (charge négative). L’action floculante des polymères est fortement influencée par leur conformation en solution. Etendue, leur masse moléculaire peut être très élevée (≈ 100 µm) mais en solution, la présence de force ionique peut masquer les charges du polymère et lui conférer une conformation moins étendue (< 1 µm). Pour la floculation, il faut qu’au préalable le polymère s’adsorbe à des particules en suspension. Cette adsorption peut se produire par le biais d’interactions électrostatiques entre des segments de polymère chargé et la surface de particules de signe contraire, par le biais de liaisons hydrogènes entre des groupements amides et des groupements hydroxydes à la surface des particules, au travers des interactions hydrophobes ou par pontage par un polyion. Adsorbé à la surface d’une particule, le polymère adopte une conformation dont dépendront les mécanismes de floculation. Le pontage et la neutralisation sont les deux principaux mécanismes de floculation. Ils sont liés aux propriétés de masse et de charge du polymère et à sa conformation à l’équilibre lorsqu’il est adsorbé. Ces mécanismes peuvent intervenir en synergie ou de façon concurrentielle. Le pontage est le résultat de l’adsorption via des liaisons hydrogènes d’un polymère avec plusieurs particules, formant ainsi des ponts moléculaires entre particules adjacentes dans le floc. Le pontage a lieu en présence de polymères de fortes masses moléculaires (>106), non ioniques ou faiblement chargés. Les charges du polymère et de la particule ne jouent donc pas un rôle prépondérant. Au contraire, la taille du polymère doit être suffisante pour permettre aux différentes chaînes de s’attacher à un nombre élevé de particules. L’efficacité du pontage est en général plus grande pour les polymères linéaires que chez les polymères ramifiés. Il est tout de même nécessaire que le polymère ne soit pas en excès pour éviter toute restabilisation du système. Ce mode de déstabilisation donne naissance à de gros flocs mais leur rupture est irréversible. 4 Lorsque des polymères de haute densité de charge (ionicité >15%) interagissent avec des particules portant des charges de signe contraire, la floculation a lieu surtout par neutralisation ou compensation de charge. Comme pour les SMH agissant par le même mécanisme, il existe un dosage optimal de polymère appelé concentration critique de floculation (CCF). Cet optimum de floculation correspond à une neutralisation plus ou moins complète des charges de surface des particules déstabilisées donc à une réduction sensible du potentiel zéta. En cas d’ajout excessif de floculant, on note une inversion de charge et une restabilisation du système [Gregory, 1981 23]. Toute augmentation de la masse moléculaire du floculant ne modifie en rien la concentration critique de floculation, ce qui traduit le fait que la taille du polymère joue un rôle secondaire contrairement à sa charge. La force ionique, la présence de certaines espèces ioniques et le pH du milieu peuvent influencer de façon significative ce mécanisme de floculation. Une variante de ce mécanisme est rencontrée dans le cas où la différence de densité de charge entre le polymère (très élevée) et la surface du colloïde (faible) fait qu’il n’est pas physiquement possible pour une charge à la surface de la particule d’être annulée par une charge portée par un segment de polymère adsorbé. Il apparaît alors une forme intermédiaire appelée floculation en mosaïque (figure 15), qui se caractérise par le recouvrement partiel de la surface de la particule par une mosaïque d’îlots de polymères chargés. La surface apparaît donc comme un damier de zone de différentes charges, voire de signes contraires, traduisant une neutralisation partielle de la charge de la particule. Ce type de mécanisme est responsable de l’existence de fortes attractions électriques entre différentes zones de particules apparemment neutres. Les flocs formés sont plus solides que ceux issues des autres mécanismes. Un mécanisme peu courant a lieu lorsque des polymères ou des segments de polymères non adsorbées sont expulsés de l’espace entre deux particules voisines du fait de leur grande taille. uploads/Sante/ floculation.pdf