Présenté par : r. ketrane L E C V E UR ABTE – EA 4651 THÈME ETUDE DE LA PRECIPITATION DU CARBONATE DE CALCIUM SUR DES SUBSTRATS EN POLYCHLORURE DE VINYL ET EN POLYETHYLENE Présenté par : r. ketrane R. Ketrane a,b, B. Saidani a, O. Gil b a Laboratoire Electrochimie Corrosion Valorisation Energétique, Département de Génie des Procédés Université de Béjaia, Route de Targa Ouzemmour, Béjaia (06000), Algérie b UR ABTE- EA 4651« Aliments Bioprocédés Toxicologie Environnement » Université de Caen Basse Normandie, Boulevard du Maréchal Juin 14032 CAEN Cedex, France SNP 5- 02 et 03 décembre 2015- Université de Béjaia 9/28/2017

INTRODUCTION et POSITION DU PROBLEME SNP 5- 02 et 03 décembre 2015- Université de Béjaia 9/28/2017

Mais qu’en est-il de l’entartrage des conduites en PE et en PVC ? - Les polymères, appelés communément "matières plastiques", sont indissociables de notre environnement et de notre vie quotidienne. Ils se sont imposés dans tous les domaines de nos activités, des plus visibles aux plus cachés, des objets les plus banals jusqu'à des applications techniques sophistiquées. En Algérie, les conduites en PE sont de plus en plus utilisées pour l’adduction d’eau potable et les conduites en PVC pour les eaux d’irrigation et autres. - Par rapport aux autres tubes traditionnellement utilisés dans le domaine du transport de l'eau, l'utilisation de tubes en PE et en PVC permet d'augmenter considérablement la durée de vie des canalisations vis-à-vis de l'abrasion et plus particulièrement de la corrosion. Mais qu’en est-il de l’entartrage des conduites en PE et en PVC ? SNP 5- 02 et 03 décembre 2015- Université de Béjaia 9/28/2017

Les conduites d’eau en matériaux polymères SNP 5- 02 et 03 décembre 2015- Université de Béjaia 9/28/2017

Carbonate de calcium (CaCO3) Sulfate de magnésium (MgSO4) Conduite en acier Elément chimique % Massique Carbonate de calcium (CaCO3) 88,75 Sulfate de magnésium (MgSO4) 6,05 Gypse (CaSO4) 3,25 Impuretés 1,95 Conduite en béton Analyse par ICP-AES d’un bloc de tartre récupéré dans les conduites AEP de Touggourt R. KETRANE et al. In Desalination11/2010; 262(1-3):21-30. SNP 5- 02 et 03 décembre 2015- Université de Béjaia 9/28/2017

PRINCIPE DE LA METHODE ET MISE EN ŒUVRE EXPERIMENTALE SNP 5- 02 et 03 décembre 2015- Université de Béjaia 9/28/2017

LE SYSTÈME CALCOCARBONIQUE H2O CaCO3 Pression Température Eau CO2 + H2O  H2CO3 H2CO3  H+ +HCO3- HCO3-  H+ + CO3 2 - Ca+++ CO3-  CaCO3 Atmosphère CO2 Solide CaCO3 Tartre SNP 5- 02 et 03 décembre 2015- Université de Béjaia 9/28/2017

Equations de l’équilibre calcocarbonique Equilibre considéré Equations Inconnues Interface gaz /liquide PCO2= H. (H2CO3) eq.1 PCO2 (H2CO3) Phase liquide (HCO3-) et (CO32-) (H+) et (OH-) (Ca2+) Interface liquide/solide 6 équations 7 inconnues eq.2 eq.3 eq.4 eq.5 eq.6 eq.7 eq.8 Equations de l’équilibre calcocarbonique SNP 5- 02 et 03 décembre 2015- Université de Béjaia 9/28/2017

aX2 + b X + c = 0 avec : Calcite Amorphe SNP 5- 02 et 03 décembre 2015- Université de Béjaia 9/28/2017

Déroulement d’un essai SNP 5- 02 et 03 décembre 2015- Université de Béjaia 9/28/2017

DISPOSITIF EXPÉRIMENTAL Le dispositif expérimental DISPOSITIF EXPÉRIMENTAL 8 Cellule en PVC Cellule en PE Cellule de travail. Bain thermostaté. Thermostat. Compresseur à air. Débimètre à gaz. Divisiculeur. 7.Tuyau à gaz (air). 8. Table support. 9. pH-mètre 10. Sonde de température. 11. Électrode de pH. 12. Prise d’échantillon. Coupe longitudinale de la cellule de travail SNP 5- 02 et 03 décembre 2015- Université de Béjaia 9/28/2017

Conditions opératoires - Eau calcocarboniquement pure (CCP) - Volume de la solution : 1 Litre - Cellule en PVC et en PE - Température opératoire : 30°C - Débit de gaz : 8 L.min-1 Gaz de dégazage : air atmosphérique - pCO2 = 3.10-4 atm ETUDE CINETIQUE 1. Suivi du pH au cours du temps ; 2. Suivi du titre calcique au cours du temps : - Prélèvement d’échantillons de 1ml - Dosage des Ca2+ par complexation à l’EDTA en présence du NET à tampon pH=10 SNP 5- 02 et 03 décembre 2015- Université de Béjaia 9/28/2017

CaCO3(s) + CO2(g) + H2O Ca2+ +2HCO3- (mol/l) Solubilité apparente du carbonate de calcium en fonction du pH [Ca2+]=[CO32-]=10-3M SNP 5- 02 et 03 décembre 2015- Université de Béjaia 9/28/2017

RESULTATS et DISCUSSION SNP 5- 02 et 03 décembre 2015- Université de Béjaia 9/28/2017

HCO3- + H2O  CO32- + H3O+ TCaf tg Évolution du pH au cours du temps pour une eau CCP à 30°F sur PVC Évolution du titre calcique au cours du temps pour une eau CCP à 30°F sur PVC SNP 5- 02 et 03 décembre 2015- Université de Béjaia 9/28/2017

A 30°F, pH=8,7 A 30°F, tg=24mn A 40°F, pH=8,55 A 40°F, tg=16mn 1: CCP 30°F 2: CCP 40°F 3: CCP 50°F 1: CCP 30°F 2: CCP 40°F 3: CCP 50°F 1 2 3 Evolution du titre calcique au cours du temps pour une eau CCP (30, 40 et 50°F) sur PVC Evolution du pH au cours du temps pour une eau CCP (30, 40 et 50°F) sur PVC SNP 5- 02 et 03 décembre 2015- Université de Béjaia 9/28/2017

Mise en évidence des vitesses initiales de croissance cristalline 30°F 50°F 40°F Courbes ajustées du TCa au cours du temps. Mise en évidence des vitesses initiales de croissance cristalline pour une eau CCP à 30,40 et 50°F sur PVC SNP 5- 02 et 03 décembre 2015- Université de Béjaia 9/28/2017

Effet du substrat Eau CCP à 30°F Évolution du pH au cours du temps pour une eau CCP à 30°F sur PVC et sur PE Évolution du titre calcique au cours du temps pour une eau CCP à 30°F sur PVC et sur PE SNP 5- 02 et 03 décembre 2015- Université de Béjaia 9/28/2017

Eau CCP à 50°F Évolution du pH au cours du temps pour une eau CCP à 50°F sur PVC et sur PE Évolution du titre calcique au cours du temps pour une eau CCP à 50°F sur PVC et sur PE SNP 5- 02 et 03 décembre 2015- Université de Béjaia 9/28/2017 9/28/2017 9/28/2017

Effet du substrat sur les masses de CaCO3 précipitées TCa (°F) à 30°C Masse totale de CaCO3 déposée (mg) Homogène (dans le flux de l’eau) Hétérogène (sur les parois) Masse (mg) PVC PE 30 40 275 135 202 120 73 15 50 405 360 281 293 125 67 153 42,5 129 40,5 24 2 SNP 5- 02 et 03 décembre 2015- Université de Béjaia 9/28/2017

Caractérisation de la morphologie des dépôts de carbonate de calcium par MEB SNP 5- 02 et 03 décembre 2015- Université de Béjaia 9/28/2017

CONCLUSION SNP 5- 02 et 03 décembre 2015- Université de Béjaia 9/28/2017

- La dureté de l’eau accélère la précipitation du carbonate de calcium - Les temps de germination obtenus sur PE et sur PVC sont presque similaires - La précipitation de CaCO3 est plus importante en homogène (dans le flux de l’eau) qu’en hétérogène (sur les parois) - La précipitation du carbonate de calcium est plus favorisée sur PVC que sur PE - La forme allotropique majoritaire de la précipitation de CaCO3 sur PE et sur PVC est la  calcite SNP 5- 02 et 03 décembre 2015- Université de Béjaia 9/28/2017

Merci pour votre attention SNP 5- 02 et 03 décembre 2015- Université de Béjaia 9/28/2017