Fascicule de TP Master EC-EF EDDAQAQ 2024

Département de Chimie
Préparé par :
Pr. Fatna EDDAQAQ
2023/2024
Descriptif des Travaux pratiques
Traitement physicochimique par électrocoagulation-flottation

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Département de Chimie
Introduction
L’électrocoagulation est un procédé physicochimique qui fait partie (ou dérivé) de la
coagulation classique qui consiste à la déstabilisation de la suspension par décharge des édifices
colloïdaux au moyen d'un réactif chimique appelé coagulant apportant des charges positives de
sens opposé à celui des particules colloïdales négatives.
L’origine des colloïdes est très diverse. On peut citer l’érosion des sols, la dissolution
des substances minérales, la décomposition des matières organiques, le déversement des eaux
résiduaires urbaines et industrielles ainsi que les déchets agricoles. Ces particules colloïdales
ne se décantent pas naturellement. Elles sont soumises d'une part aux forces d'attraction de Van
der Vaals et d'autre part aux forces de répulsion électrostatiques entre particules qui sont, dans
la plupart du temps, chargées négativement. Ainsi, pour déstabiliser la suspension colloïdale, il
convient de neutraliser cette charge négative par ajout d'ions positifs.
Par conséquent, l'électrocoagulation peut être définie comme un procédé d'électrolyse à
électrodes solubles qui met en solution un cation métallique (Fe3+, Al3+) provocant la
coagulation des colloïdes.
1. Principe du procédé d’électrocoagulation
L’électrocoagulation consiste à mettre deux électrodes métalliques sous une tension
continue. Ceci permet de libérer des cations métalliques coagulants dans la solution. Les métaux
(constituant les électrodes) les plus utilisés sont le fer et l’aluminium de forme plate ou de forme
cylindrique. Le montage des électrodes peut être en mode série ou en mode parallèle. La figure
1 présente le schéma du principe d’électrocoagulation.
Figure 1 : Principe de l'électrocoagulation

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2. Réactions mises en jeu
Les principales réactions qui se déroulent avec les électrodes (cas des électrodes en aluminium) sont les
suivantes :
A l’anode :
La dissolution électrolytique de l’anode en aluminium produisant des ions aqueux Al3+ : elle se traduit
par la réaction suivante :
Al (s) → Al3+ (aq) + 3 e- Equation 1
Cette réaction peut s’accompagner de la formation de l’oxygène par électrolyse de l’eau à des densités
de courant élevées selon l’équation 2 :
2H2O (l) → 4H+ (aq) + O2(g) + 4 e- Equation 2
A la cathode :
La réaction de réduction de l’eau est produite :
2H2O (l) + 2 e- → H2(g) + 2 OH- (aq) Equation 3
Lorsque le pH de la solution est élevé, la cathode peut être attaquée par les ions OH- pour former des
aluminates et de l’hydrogène, selon la réaction suivante :
2 Al (s) + 6 H2O (l) + 2 OH- (aq) → 2 [Al(OH)4]- (aq) + 3 H2 (g) Equation 4
En milieu acide, les cations Al3+ peuvent subir des réactions d’hydrolyse avec libération des protons,
donnant lieu à des monomères (Al(OH)2+, Al(OH)2+) ou des polymères (Al2(OH)24+, Al6(OH)153+,
Al7(OH)174+, Al8(OH)204+, Al13O4(OH)247+, Al13(OH)345+).
Le degré de polymérisation augmente avec le pH. Ces cations hydrolysés neutralisent, grâce à leurs
charges positives, le potentiel négatif de la double couche entourant les particules colloïdales (Potentiel
ζ).
Lorsque le pH ≥ 4, les cations Al3+ donnent par précipitation Al(OH)3 selon la réaction suivante :
Al3+ + H2O → Al(OH)3 (précipité) Equation 5

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3. Protocole expérimental
Ce travail pratique consiste à mettre en place un prototype de laboratoire de la technique
d’électrocoagulation. Le but de la technique est la potabilisation des eaux destinées à la
consommation humaine ou le traitement des rejets liquides (ex : rejets de textiles).
4. Déroulement du TP :
 Exemple de cas : traitement des rejets de textiles
Pour simuler les rejets industriels de textiles, il nous faut des colorants mélangés avec de l’eau
distillée.
Après la préparation de la solution synthétique, le protocole des essais expérimentaux se
présente comme suit :
- Nettoyage du réacteur à l’aide de l’eau distillée ;
- Nettoyage des électrodes avec HCl (4%) ;
- Fixation des électrodes dans le réacteur et connexion des électrodes au générateur
de tension ;
- Remplissage du réacteur avec la solution à traiter ;
- Ajout de NaCl pour augmenter la conductivité.
- Réglage de la tension à 12V.
- Déclenchement du procédé d’électrocoagulation.
La figure 2 suivante illustre une cellule d’électrolyse en utilisant deux électrodes en aluminium.
Figure 2 : Dispositif expérimental d’électrocoagulation

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5. Travail à réaliser
Le traitement par procédé d’électrocoagulation est influencé par plusieurs paramètres à savoir
le pH, la conductivité, la distance inter-électrode, la tension,... Le tableau suivant indique les
différentes manipulations qui peuvent être effectuées en modifiant quelques paramètres des
conditions initiales de fonctionnement de l’électrocoagulation :
Conditions opératoires de
l’Electrocoagulation
Effluents à traiter
Effet du pH
TP1 :
Tension appliquée (U=12V)
Distance inter-électrode (d=1cm)
pH initial = 4 - 7- 9 (HCl et
NaOH pour le réglage du pH)
NaCl=100mg (pour la
conductivité du milieu)
Volume de l’eau à traiter : 800ml
Eau distillée
+
10mg du colorant
(en simulant les eaux
industrielles de textiles)
Rendement d’élimination du
colorant au cours de 30min :
- Mesure de
l’absorbance
chaque 5min.
- Suivi de
l’évolution du pH
chaque 5min.
TP2 :
Tension appliquée (U=12V)
Distance inter-électrode (d=1cm)
pH initial = 4 - 7- 9 (HCl et
NaOH pour le réglage du pH)
NaCl=100mg (pour la
conductivité du milieu)
Volume de l’eau à traiter : 800ml
Eau distillée
+
100mg d’argile
(en simulant les eaux de
surfaces)
Rendement d’élimination de
la turbidité au cours de
30min :
- Mesure de la
turbidité chaque
5min
- Suivi de
l’évolution du pH
chaque 5min.
Conditions opératoires de
l’Electrocoagulation
Effluents à traiter
Effet de la conductivité
TP1 :
Tension appliquée (U=12V)
Distance inter-électrode (d=1cm)
pH initial = 7
Conductivité initiale (ajout
de 50 -150 – 300mg de NaCl)
Eau distillée
+
10mg du colorant
(en simulant les eaux
industrielles de textiles)
Rendement d’élimination du
colorant au cours de 30min :
- Mesure de
l’absorbance
chaque 5min.