Techniques physiques de traitement de l`eau

Cours
1
Chapitre 2 : Pourquoi et comment recycler les ressources ?
Techniques physiques de traitement de
l’eau
Notion de solubilité
L’eau est le principal solvant existant et utilisé.
Un solvant est un composé chimique qui en dissout un
autre (exemple : l’eau dissout le sel ou le sucre).
On pourra retenir que :
- Les sels de sodium, de potassium et les nitrates sont
solubles dans l’eau,
- Les chlorures sont solubles sauf pour le chlorure
d’argent,
- Les carbonates et hydroxydes sont insolubles, sauf pour les composés avec le sodium et le
potassium,
- Les sulfates sont solubles, sauf les sulfate de calcium et d’argent.
En revanche, des traces de peinture ou de goudrons seront solubles dans les solvants organiques
(exemple : acétone, white-spirit, essence,…).
Ce qui se dissout dans le solvant s’appelle le soluté. Ce dernier pourra être ionique (apparition
des ions tels que Cu2+) ou moléculaire (comme l’eau sucrée).
Une solution aqueuse s’obtient en dissolvant un ou plusieurs solutés dans de l’eau.
En quantité de matière, le solvant est toujours majoritaire (en excès) par rapport au soluté.
Il existe toujours une limite à la dissolution d’un soluté dans un solvant.
La solubilité fixe la concentration maximale d’une solution.
Si on dépasse cette limite, il y a alors coexistence de 2 phases : l’une liquide, l’autre solide.
La phase liquide constitue une solution dite saturée (en soluté).
Dans ce cas, des traces de solides apparaissent alors généralement en surface et/ou sur les parois du
récipient.
Néanmoins, cette limite n’est pas fixe. La solubilité augmentera avec la température si la dissolution
est endothermique.

Cours
2
Chapitre 2 : Pourquoi et comment recycler les ressources ?
La décantation
La décantation est une opération de séparation mécanique, sous l'action de la
gravitation, de plusieurs phases non-miscibles dont l'une au moins est liquide.
On peut ainsi séparer soit plusieurs liquides non-miscibles de densités différentes, soit
des solides insolubles en suspension dans un liquide :
- Lorsque deux liquides ne sont pas miscibles, comme l'huile et l'eau, il suffit de
laisser reposer le mélange pour que le liquide le plus dense (2) se place en dessous
du liquide le moins dense (1), et qu'apparaisse une surface de séparation
horizontale entre les deux liquides.
- Si on laisse reposer une suspension solide dans une phase liquide, on observe que
les particules sous l'action de la pesanteur et de la poussée d'Archimède, tendent à
tomber vers le fond ou à remonter à la surface selon leur densité et leur taille.
Cette décantation peut cependant être relativement lente pour les très fines particules (sensibles à
l'agitation thermique) et les liquides particulièrement visqueux.
Toutefois, il est possible d'agir sur plusieurs paramètres pour augmenter la vitesse de sédimentation :
- le diamètre des particules, en utilisant des floculants (polymères qui emprisonnent les matières
agglomérées),
- la différence de densité,
- la viscosité du fluide, qui diminue avec l'élévation de la température,
- la surface de base du bac.
Pour que la décantation soit efficace, il faut que la vitesse de sédimentation des particules soit
supérieure à 8 m/h. Les temps de séjour augmentent lorsque la vitesse de décantation diminue, donc
entre 5 et 8 m/h.
Filtration
La filtration est un procédé de séparation permettant de séparer les
constituants d'un mélange qui possède une phase liquide et une phase solide
au travers d'un milieu poreux.
L'utilisation d'un filtre permet de retenir les particules du mélange
hétérogène qui sont plus grosses que les trous du filtre (porosité).
Le liquide ayant subi la filtration est nommé filtrat (ou perméat), tandis que
la fraction retenue par le filtre est nommé résidu, rétentat ou gâteau.