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

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par Abdellatif HAKMI
université des sciences et de la technologie Oran - Licence 2006
  

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DOSAGE DE L'OXYGENE DISSOUS METHODE DE « WINKLER »

Introduction :

D'autre gaz se dissolvent dans l'eau sans s'ioniser, parmi eux, l'oxygène, l'azote, le méthane.

L'oxygène est le plus important d'entre eux, quand à ces effets sur les systèmes d'eau. Si l'eau possède un indice de Langelier négatif (indice de stabilité supérieur à 6), on la considère comme agressive et l'on s'attend à un phénomène de corrosion. Cette corrosion toutefois, est d'ordinaire due à l'oxygène dissous qui attaque librement la surface de métal brut, lorsqu'elle est en contact avec de l'eau qui ne peut former une pellicule protectrice de carbonate de calcium.

Définition :

Dans les eaux naturelles, l'oxygène dissous est un facteur écologique essentiel car sa présence (milieu aérobie) permet la respiration des êtres vivants aquatiques.

Bien que toujours présent dans l'eau, l'oxygène n'en est pas pour autant un élément constitutif. Son origine est soit l'activité photosynthétique des végétaux aquatiques, soit la dissolution à partir de l'oxygène atmosphérique, sa teneur est fonction, en particulier, de la profondeur : extrêmement faible dans les eaux profondes et parfois proche de la saturation dans les eaux superficielles. La concentration de saturation dépend quant à elle notamment de la salinité, de la pression partielle d'oxygène dans l'atmosphère et de la température (lois de Henry). Ainsi la concentration de saturation en oxygène diminue avec la température : dans l'eau pure, de l'ordre de 11 mg/l à 10 °C, 9 mg/l à 2°C. Des tables permettent de comparer les concentrations d'oxygènes dissous obtenues expérimentalement avec la solubilité de l'oxygène à diverses températures, pression ou degrés de salinité.

L'eau absorbe autant d'oxygène que nécessaire pour que les pressions partielles d'oxygènes dans le liquide et dans l'air soient en équilibre.

La solubilité de l'oxygène dans l'eau est en fonction de la pression atmosphérique (donc de l'altitude), de la température et de la minéralisation de l'eau : la saturation en O2 diminue lorsque la température et l'altitude augmentent.

La concentration en O2 dissous est un paramètre essentiel dans la maintien de la vie, et donc dans les phénomènes de dégradations de la matière organique et de la photosynthèse.

C'est un paramètre utilisé essentiellement pour les eaux de surface. Au niveau de la mer à 20 °C, la concentration en oxygène en équilibre avec la pression atmosphérique est de 8.8 mg/l d'O2 à saturation.

Une eau très aérée est généralement sursaturée en O2 (torrent), alors qu'une eau chargée en matières organiques dégradables par des micro-organismes « Sont » est sous-saturée.

En effet, la forte présence de matière organique, dans un plans d'eau par exemple, permet aux micro-organismes de se développer tout en consommant de l'oxygène.

L'oxygène dissous est donc un paramètre utile dans le diagnostic biologique du milieu eau.

Principe de la méthode de WINKLER :

Ø Selon la méthode de WINKLER, on détermine la quantité d'oxygène dissous dans l'eau à l'aide de la réaction de précipitation dans l'eau de l'hydroxyde de manganèse qui absorbe entièrement l'oxygène qui se trouve dans l'eau pour aussi former de l'hydroxyde manganique.

Ø Cette substance sous l'action de l'acide chlorhydrique donne du chlorure manganique qui libère l'iode « I2 » et l'iodure de potassium KI.

Ø Cette méthode est applicable si l'eau ne contient pas des matières oxydantes ou réductrices, car elles engendrent des faux résultats.

Réactifs :

-Solution de NaOH et de KI ;

-Solution d'empois d'amidon ;

-Solution de chlorure de manganèse ;

-Acide chlorhydrique (d = 1,19) ;

-Solution de thioulfate sodium.

Mode opératoire :

Ø On rempli complètement d'eau un flacon de 126 ml muni d'un bouchon rodé.

Ø On laisse l'eau s'écouler pendant un certain temps en la faisant arriver au fond du flacon par un tube en verre.

Ø On introduit tout près du fond du flacon avec une pipette à deux traits de 1ml (1ml du mélange (NaOH + KI) puis de la même façon 1 ml de MnCl2.

Ø On bouche soigneusement le flacon sans faire entrer des bulles d'air, en humectant au préalable le bouchon.

Ø On retourne plusieurs fois le flacon et on laisse déposer le précipité d'hydroxyde de manganèse.

Ø Lorsque la partie supérieure du liquide s'est complètement clarifiée, on débouche et à l'aide d'une pipette de 5 ml effilée et bien humectée d'eau.

Ø On fait couler 2,5 ml d'acide chlorhydrique.

Ø On referme le flacon et on agite jusqu'à dissolution totale du précipité.

Ø On transvase le contenu du flacon dans un erlenmeyer et on ajoute quelques gouttes de l solution d'amidon.

Ø On titre par la solution de thiosulfate de sodium (0,01N) jusqu'à décoloration totale.

Expression des résultats:

Vo = volume de la prise d'essai.

XO2 : La teneur de la prise d'essai en oxygène dissous exprimée en mg/l est donnée par la formule suivante :

XO2 = (V * n * 8000) / V'

V : le nombre de ml de la solution de thiosulfate de sodium utilisées = 15.55 ml

XO2 = (17.8 * 0.01 * 8000) / 126

XO2 = = 11.30 mg/l d'eau

INTERPRETATION DES RESULTATS :

La première réaction est de la précipitation de l'hydroxyde de manganésien :

Mn Cl2 + 2NaOH D Mn(OH)2î + 2 Na Cl

Le précipité hydroïde de manganèse Mn (OH)2 absorbe l'oxygéné présent pour donner l'hydroxyde manganique :

Mn(OH)2 + ½ O2 MnO(OH)2

Cette réaction peut donner aussi du Mn(OH)4 au lieu de MnO(OH)2 mais dans certaines conditions.

Lors de l'ajout de l'acide HCl, l'hydroxyde manganique donne du chlorure manganique qui précipite I2

MnO(OH)2 + 2 KI + 4 HCl D I2 î + MnCl2 + 2KCl + 3H2O

2 Na2S2O3 + I2 D 2 NaI + Na2S4O6

3) la mesure de l'oxygène dissous se réalise soit par iodométrie ou par électrochimie, ces deux méthodes étant normalisées :

1. La méthode iodométrique proposée par WINKLER ;

2. La méthode électrochimique.

La méthode électrochimique :

Elle est basée sur une mesure ampérométrique (mesure d'un courant électrique) effectué à l'aide d'une sonde en utilisant un principe galvanique ou polarographique, constitué d'une cellule fermée par une membrane perméable à l'oxygène dissous (en Téflon ou polyéthylène) et contenant l'électrolyte et deux électrodes métalliques.

les problèmes causés par l'oxygène dissous dans les chaudières :

L'oxygéné toujours présent dans l'eau n'en est pas élément constitutif, sa volatilité est en fonction de la température de la solution, de la pression partielle dans l'atmosphère et de la salinité.

L'oxygéné dissous conserve sa propriété oxydante soit par une réaction purement chimique, d'où son importance dans les phénomènes de corrosion, sa teneur de l'oxygène dans l'eau dépasse rarement 10 mg/l, elle est fonction de l'origine de l'eau, la variation de la teneur en oxygéné sont dues a la présence des végétaux des matières organiques oxydables, des organismes aérobies ainsi que la perturbation des échanges.

Conclusion :

O2 oxyde les sels manganeux en sels manganiques. Ces derniers peuvent être titrés par le thiosulfate.

Si on prend un échantillon d'H2O usée et on veut mesurer la teneur en oxygène dissous après l'avoir reboucher fermement pendant une durée et temps la concentration d'oxygène sera nulle, cela est dû à ce que tous les micro-organismes qui se trouvaient dans cette eau aient consommées tous l'oxygène.

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