traitement des eaux " traitement de de l'eau de source bousfer ORAN

DOSAGE DE L'ANHYDRIDE CARBONIQUE

Introduction :

Un examen plus attentif de l'indice de Langelier fournit un enseignement sur la nature et les effets des gaz dissous dans l'eau. L'anhydride carbonique, par exemple, se dissout pour former l'acide carbonique qui s'ionise en produisant des ions H⁺ et HCO₃^-.

Les autres gaz ionisés sont : le dioxyde de soufre, le sulfure d'hydrogène et l'acide cyanhydrique qui forment des acides faibles lorsqu'ils se dissolvent dans l'eau.

Pour cette raison, l'adjonction d'un acide fort à l'eau qui contient ces gaz déplacera l'équilibre vers la gauche, supprimant essentiellement la partie ionisée. De cette façon, tous les gaz sont dans une forme moléculaire et sont libres de s'échapper de l'eau sous forme de molécules de gaz. Par exemple, avec le CO₂ :

CO₂ + H₂O ïð H₂CO₃ ïð H⁺ + HCO₃^-

L'addition des ions H⁺ par addition du H₂SO₄ déplace la réaction vers la gauche.

Lors du contact eau-gaz carbonique celui-ci se dissout :

CO_{2 gaz} ïð CO_{2 aqueux}

Lorsque le CO_{2 aqueux} réagit avec l'eau, il y a formation d'un acide : l'acide carbonique (H₂CO₃) qui lui-même réagit pour former l'ion carbonate CO₃^2- et l'ion hydrogénocarbonate (bicarbonate) HCO₃^- .

L'acide carbonique n'existe qu'aux conditions courantes sous la forme indiquée qu'en concentration extrêmement faible.

En plus, lors de sa dissolution, le CO₂ va plus ou moins s'hydrater : la formation fournie (H₂CO₃), est une simplification d'écriture.

Pour écrire la concentration en CO₂ dissous en utilisera alors la notation [H₂CO₃]* ou encore [CO₂].

Avec: [H₂CO₃]* = [O₂ ] _aqueux + [H₂CO₃]

- Le CO₂ qui réagit après dissolution dans l'eau se trouve donc sous deux formes :

· CO₂ : hydraté ou non, encore appelé CO₂ libre ;

· CO₂ : combiné, encore appelé CO₂ lié ;

- Le CO₂ lié peut se présenter sous 2 formes :

· Ion hydrogénocarbonate HCO₃^- ;

· Ion carbonate CO₃^2- ;

- Le CO₂ total : on définit le CO₂ total par :

CO_2T = [H₂CO₃]* + [HCO₃^-] + [CO₃^2-]

Le CO₂ total est aussi appelé carbone minéral total : CMT en mole ou en milli mole par litre. Cette grandeur intervient dans l'étude de l'équilibre calco-carbonique de l'eau.

Les équations d'équilibres chimiques sont :

H₂CO₃ ïð HCO₃^- + H⁺

HCO₃^- ïð CO₃^2- + H⁺

Ce présent travail a pour objet la description des modes opératoires des dosages de l'anhydride carbonique total et de l'anhydride carbonique libre dans les eaux naturelles.

Généralité :

Dans l'anhydride carbonique total des eaux naturelles on peut distinguer :

· L'anhydride carbonique libre (CO₃)

· L'anhydride carbonique des ions bicarbonate (CO₃H^-)

· L'anhydride carbonique des ions carbonate (CO₃^2-).

L'anhydride carbonique libre peut exister tantôt uniquement sous forme « L'anhydride carbonique équilibrant », quantité juste nécessaire pour qu'il n'y ait pas précipitation des carbonates et qui dépend des divers sels dissous dans l'eau ; tantôt également en excédent, dit « L'anhydride carbonique en excès », susceptible de dissoudre en particulier du carbonate de calcium.

La fraction d'une eau en anhydride carbonique libre dissous qui disparaît lors de cette dernière dissolution est dite « anhydride carbonique agressif pour la calcaire ».

La répartition de l'anhydride carbonique dans les eaux peut être schématisée de la façon suivante :

CO₂ libre CO₂ en excès

CO₂ équilibrant

CO₂ total

CO₂ des bicarbonates CO₂ des ions bicarbonate (CO₃ H^- )

Et des carbonates CO₂ des ions carbonate (CO₃ ^--)

La teneur d'une eau en anhydride carbonique libre dissous est un caractère fugace tout comme le sont sa teneur en oxygène dissous et sa teneur en hydrogène sulfuré.

Principe :

L'anhydride carbonique libre de l'eau est neutralisé par un léger excès d'une solution d'hydroxyde de sodium. Cet excès est ensuite déterminé à l'aide d'une solution titrée d'acide.

Réactifs :

Solution de NaOH (N/40).

Solution alcoolique de phénolphtaleine à (1%).

Solution de HCl (n/10).

Mode opératoire :

Dans une fiole de 200 ml, on introduit une solution de NaOH (N/40). Si l'eau contient plus de 50 mg de CO₂ dans le litre on double cette quantité, puis on compléte jusqu'au trait de jauge par l'eau à analyser, en prenant soin d'éviter toute agitation ou brassage d'air ; on ajoute alors 6-8 gouttes de P.P et on obture le flacon à l'aide d'un bouchon en caoutchouc bien propre. Puis on retourne la fiole plusieurs fois afin d'homogénéiser la solution qui doit prendre une teinte rose.

La solution est ensuite déversée dans un erlenmeyer de 500 ml ainsi que pour les eaux de lavage de la fiole, on effectue ce rinçage avec de l'eau distillée fraîchement bouillie, enfin on titre par la solution d'acide chlorhydrique 0,1N jusqu'à décoloration.

Soit V le nombre de ml d'HCl utilisés. On fait un essai à blanc (eau distillée exempte de CO₂) en opérant dans les mêmes conditions. Soit V' le nombre de ml d'HCl (N/10) utilisés.

Expression des résultats :

A = V'-V = 9.7-1.1 = 8.6 ml

(A/10) mg d'hydrogène correspond aux (A/10) millimolécules gramme d'hydrogénocarbonate de sodium par l'anhydride carbonique libre et par suite à (A/10)*44 mg de CO₂ libre ou (A/10)*2 milliéquivalents de CO₂ libre.

La prise d'échantillon étant de 190 ml dans le cas normal, le résultat du dosage en milliéquivalent de CO₂ libre au litre est :

(A/10) * 2 * (1000/190) = (20/19) * A = 1,0526 * A (méq).

La quantité de CO₂en mg/l est donnée par l'expression :

(1,0526*A)*22 = (1,0526*8.6) *22 = 199,15192 mg/l

ð La quantité de CO₂ = 199,15192 mg de CO₂/l

La présence de CO₂ dans l'eau donne une saveur plus agréable et ne présente aucun inconvénient sur la santé.