Laboratoire LISE (UPR 15 CNRS, Université Paris VI) Étude sur l’entartrage de l’eau d’un circuit via l’utilisation d’une microbalance électrochimique à quartz Stage Master 2 Laboratoire LISE (UPR 15 CNRS, Université Paris VI) Yanjia CHAO Responsable: H. Perrot

Introduction Pourquoi une étude sur le tartre? Problème économique majeur pour différents acteurs : du particulier aux multinationales (Total, EDF…). Ici demande EDF pour mettre au point un "capteur" de tartre sur des surfaces pré-entartrées. Problèmes : - maîtrise des germes en solution, - sensibilité des dispositifs, - mécanisme de formation…

Plan Méthodes électrochimique et gravimétrique Dispositifs expérimentaux Méthodologie de mesure sur des surfaces pré-entartrées Résultats Conclusion

I. Méthodes électrochimique et gravimétrique Relation de Sauerbrey ∆m= -K*∆F Courbe chronoampérométrie (CA) Courbe chronoélectrogravimétrie (CEG)  Gabrielli et al., 1996

II. Dispositifs expérimentaux

III. Méthodologie de mesure sur des surfaces pré-entartrées Solutions et électrodes  Solutions "synthétiques" de Ca(HCO3)2  Électrode d'or sur des résonateurs à quartz 6MHz Expériences  Couvrir l’électrode d'or par une première couche de tartre électrochimique; arrêter la polarisation, l’électrode est ensuite exposée à différentes solutions pour suivre l’évolution du tartre dit " naturel" : Groupe I : La même solution que celle du dépôt électrochimique Groupe II : L’eau distillée Groupe III : Solution type dépôt électrochimique mais moins concentrée  Dépôt naturel (sans pré-entartrage électrochimique) sur l’électrode d’or nu Présentation des résultats  Courbes chronoélectrogravimétries (CEG)  Photos MEB pour la caractérisation des dépôts

IV. Résultats: Chronoélectrogravimétrie - Photo MEB Groupe I. Pré-entartrage / dépôt naturel dans la même solution Surface d’or nue

Groupe I calcite vatérite [Ca2+]=200mg/L, débit=300mL/min, pH=6,4

Groupe I [Ca2+]=200mg/L, débit=300mL/min, pH=6,4

Groupe I [Ca2+]=200mg/L, débit=300mL/min, pH=6,4

Groupe I

Groupe II. Pré-entartrage / dépôt (redissolution) naturel dans l’eau distillée

Groupe II. Pré-entartrage / dépôt (redissolution) naturel dans l’eau distillée

Groupe II. Pré-entartrage / dépôt (redissolution) naturel dans l’eau distillée

Hypothèse de l’entartage sur des surfaces pré-entartrées Vatérite Calcite Ca2+

Groupe III. Pré-entartrage / dépôt naturel dans des solutions moins concentrées Pré-entartrage : [Ca2+]=120mg/L, débit=300mL/min, pH =6,8 Dépôt naturel: [Ca2+]=40mg/L, débit=300mL/min, pH =6,8 [Ca2+]=60mg/L, débit=300mL/min, pH =6,8

V. Conclusion Tartre formé par voie électrochimique : calcite et vatérite; Tartre formé par méthode dite naturelle : calcite; Après le pré-entartrage, il y a un phénomène de redissolution- précipitation au cours du dépôt dit naturel : ① Dans une solution dont le pouvoir entartrant est relativement élevé : redissolution < entartrage, la masse de tartre ↗ ② Dans une solution dont le pouvoir entartrant est plus faible : redissolution > entartrage, la masse de tartre↘ Nota : le pH de la solution ↗ due au dégazage au cours de la circulation  redissolution ≧ entartrage ③ Dans l’eau distillée, entartrage=0, redissolution du premier film.

Merci de votre attention !