Mélange de l'effluent et de l'eau de mer

Mélange en condition moyenne

Afin d’étudier les réactions entre l’effluent et l’eau de mer, nous avons réalisé plusieurs scénarii considérant différentes fraction volumique d'effluent dans le mélange. Ce type de modélisation se fait sous PhreeqC avec la commande Mix.

Les résultats obtenus sont présentés dans les graphiques suivants. On trace les courbes de concentrations des minéraux en fonction du taux de dilution . Afin de mieux visualiser les phénomènes de précipitation ou de dilution, les concentrations sont adimensionnées en divisant la concentration à l’équilibre par la concentration initialement mélangée. De cette manière, si la courbe est en dessous de le droite y=1, cela signifie que le composé s'est en partie dissous. Inversement, si la courbe est au-dessus de y=1, cela signifie que le composé s'est précipité.

On remarque que les minéraux sont réactifs car on obtient pas de droite hormis pour le rutile.

Le pH diminue d’abord fortement due au pouvoir tampon de l’eau de mer. Pendant cette diminution de pH, l’hématite et la mésolite se dissolvent libérant alors du calcium du fer et de l’aluminium permettant la précipitation de l’andradite et du diaspore. A partir d’un taux de dilution de 9, on observe l’inverse, l’andradite se dissous et les autres composés précipite. A Partir d’un taux de dilution de 30, l’andradite est totalement dissoute et l’hématite ne se dissous plus du tout. La mésolite précipite de moins en moins, il y a donc plus d’aluminium en solution et donc le diaspore se dissous de moins en moins. Pour des taux de dilution très important la mésolite est totalement dissoute. Le rutile ne réagit pas avec l’eau de mer, il ne se dissous pas et ne précipite pas quelque soit le taux de dilution.

Toutes ces réactions influencent les concentrations des espèces en solution. Le graphique suivant représente l’évolution de la concentration des espèces en solution en fonction du taux de dilution.

On peut voir que les concentrations sont très faibles. Concernant les espèces Si, Al et Fe, les les concentrations dissoutes se stabilisent après forte dilution aux ordres de grandeur des concentrations naturelles respectives de l'eau de mer (cf. partie I.2). En outre, comme on a pu le constater précédemment, le rutile ne réagit pas ou très peu dans le mélange, la concentration en titane en solution est de l’ordre de grandeur de $10^{-10}$ mol.L-1.

Etude de sensisibilité au pH

Lorsque l’industriel purge les oxalates de son cycle, il est autorisé à rejeter un effluent à un pH équivalent à $4$ g/L de soude, soit $pH=13.2$. Nous avons donc étudié les réactions entrainées par cette variation de pH.

Pour simuler ce nouvel effluent, il nous fallait ajouter des oxalates, cependant cette espèce n'existe pas dans la base de données que nous avons utilisé. Nous avons donc juste ajouté de la soude dans notre effluent jusqu'à obtenir un $pH=13.1$.

Les courbes en trait pointillé sont obtenues avec un pH initial de l’effluent égal à $13.1$.

Ce changement de pH donne un nouveau profil de pH et pe en fonction du taux de dilution. Ce qui est logique, plus l'effluent est basique, plus il faudra le diluer.

On peut voir que l’augmentation du pH de l’effluent provoque une augmentation de la précipitation et de la dissolution des minéraux. Globalement, les minéraux se comporte de la même manière mais à des taux de dilution plus grand.

Pendant ces périodes de purge, les quantités d’espèces en solution vont donc fluctuer de façon plus importante, mais les concentrations resteront quand même assez faibles comme on peut le voir sur le graphique suivant.

Vous pouvez retrouver notre script phreeqc ainsi que les résultats des simulations effectuées en version téléchargeable dans la rubrique pour en savoir plus.