I.2.2.) Aspects physico-chimiques : Systèmes
colloïdaux et stabilité des colloïdes
La science des colloïdes se rapporte aux systèmes
ayant un ou plusieurs constituants de dimensions comprises entre 1nm et 1um.
Certains systèmes colloïdaux peuvent cependant inclure des
particules de10 um de dimension (Cardot, 1999). Ceci montre que la
frontière n'est pas aussi nette, ce sont les propriétés
d'un système qui permettront de les classer
Par NONGNI JIOGHO Yannick 4
Etude en réacteur agité du traitement des eaux
destinées à la consommation par un biofloculant : T.
cordifolia
comme un système colloïdal ou pas. D'une
manière générale les matières colloïdales
existantes dans l'eau peuvent se présenter sous trois états :
? état de suspension qui regroupe les plus grosses
particules ; ? état colloïdal ;
? état dissous sels minéraux et des
molécules organiques.
Toutefois, au regard des propriétés on distingue
deux types de particules colloïdales : les colloïdes hydrophiles et
les colloïdes hydrophobes (Masschelin, 1995). La différence entre
colloïdes hydrophiles et colloïdes hydrophobes est important dans le
contexte du traitement des eaux. La matière colloïdale hydrophile
réagit spontanément avec l'eau pour former une suspension qui
peut être déshydratée et réhydratée à
plusieurs reprises. En raison de cette caractéristique, de tels
colloïdes sont parfois appelés colloïdes réversibles.
Les particules hydrophobes ne se ré-dispersent
généralement pas dans l'eau spontanément. Elles sont alors
parfois appelées colloïdes irréversibles. Les
systèmes hydrophobes purs ne réagissent pas avec la phase
aqueuse, mais certaines particules peuvent comporter des microsites qui les
combinent avec de l'eau en formant des liaisons hydrogènes. La figure 2
montre la distribution en taille des particules dans l'eau.
Figure 2 : Spectre de taille des particules dans les eaux
naturelles (Rodier et al., 2004).
Par NONGNI JIOGHO Yannick 5
Etude en réacteur agité du traitement des eaux
destinées à la consommation par un biofloculant : T.
cordifolia
Par NONGNI JIOGHO Yannick 6
Les particules colloïdales dans l'eau confèrent
à l'eau les propriétés desquelles on peut distinguer :
La turbidité elle exprime le
caractère trouble d'une eau (Rodier, 2009). La plus part des particules
qui provoquent la turbidité sont hydrophobes ou non miscibles à
l'eau.
Ces particules sont de grande dimension colloïdales
comprise entre 0,2 et 10 um et peuvent sédimenter après un
délai suffisant (Masschelin, 1996).
La coloration des eaux exceptée pour
les hydroxydes colloïdaux métalliques est
généralement causée par les substances organiques (acide
humique et fluvique). La coloration peut être le fait de molécule
polaire en solution de dimension comprise entre 3 et 10 nm. Celles-ci sont
généralement un peu plus petites que les particules responsables
de la turbidité. Les particules responsables de la coloration sont
hydrophile (Masschelin, 1996).
Dans une eau de surface, les colloïdes portent des
charges électriques négatives situées à leur
surface. L'ensemble constitue la charge primaire de la particule qui a pour
origine l'ionisation des groupements chimiques tels que : OH, COOH, et NH2 et
l'absorption d'anions présents dans l'eau. (Dihang et al.,
2007).
La théorie de Derjaguin, Landau, Verwey, Overbeck
(DLVO) suggère que la stabilité d'un système
colloïdal est déterminée par la somme des forces
d'attraction de Van der Waals (Va) et la double couche électrique de
répulsion (Vr), qui existent entre les particules lorsqu'elles se
rapprochent les unes des autres en raison du mouvement Brownien qu'elles
subissent (Dihang et al., 2007). Cette théorie énonce
qu'une barrière énergétique résultant des forces
répulsives empêchent deux particules de s'approcher l'une de
l'autre et d'adhérer l'une à l'autre (Figure 3). Mais si les
particules entre en collision avec une énergie suffisante pour passer la
dite barrière énergétique, ce qui est souvent
facilité par la modification de la force ionique la force d'attraction
les tirera jusqu'à les mettre en contact et les coller très
fortement l'une à l'autre et de manière irréversible.
Etude en réacteur agité du traitement des eaux
destinées à la consommation par un biofloculant : T.
cordifolia
Par NONGNI JIOGHO Yannick 7
Figure 3: Schéma de l'énergie
d'interaction entre les particules colloïdales selon DLVO :
stabilité d'une émulsion colloïdale (Mouchet, 1984).
I.3. Conséquences des colloïdes dans les eaux
naturelles de surface destinées à la consommation
Les eaux de surfaces chargées en matières
colloïdales sont généralement des solutions très
stables. Ces colloïdes présents dans ces eaux ont plusieurs
conséquences tant positives que négatives. Car lorsque ces eaux
sont destinées à la consommation, elles doivent passer par un
procédé de traitement pour éliminer toutes les
impuretés. D'où, positivement, leur présence dans les eaux
de surfaces entraîne l'adsorption des micropolluants organiques et
minéraux, ainsi que des microorganismes. Négativement, les
colloïdes présents dans les eaux de surface protègent les
micro-organismes vis-à-vis des bactéricides utilisés pour
la désinfection de ces eaux de surface, et ces colloïdes ont un
pouvoir réducteur vis-à-vis des oxydants utilisés pour la
désinfection de ces eaux de surface.
Les eaux naturelles de surface sont vectrices de nombreux
parasites, bactéries ou virus étant tous des matières
colloïdales. Il faut prendre des précautions avant de consommer de
l'eau dans la nature. Une eau en apparence limpide et pure peut cacher des
micro-organismes ou des polluants, la prudence reste de mise.
Etude en réacteur agité du traitement des eaux
destinées à la consommation par un biofloculant : T.
cordifolia
| 
