Solidification de l'eau et effet Mpemba

[invite24c22da4]

Bonjour dans le but de résoudre mon problème précédent :

http://forums.futura-sciences.com/sh....php?p=1395343

J'étudie la possibilité de glacer l'eau présente dans mon mélange gazeux à 90°C entre 1 et 3 bar (H20+H2+CH4).

En parcourant le Web j'ai trouver un article relatant l'effet mpemba http://cyberzoide.developpez.com/surfu/mpemba.php3

Je suis particulièrement intéressé par cette phrase.

Les gaz dissous dans l'eau (principalement O2 et CO2) ont pour effet d'abaisser le point de congélation. Dans l'eau chaude, ces gaz s'échappent car la chaleur de l'eau chaude les rend insolubles, mais dans l'eau froide, ces gaz restent dans l'échantillon, ce qui explique pourquoi l'eau froide surfusione beaucoup plus que l'eau chaude.

Dois-je en conclure que lorsque je changerais l'eau en glace, j'emprisonnerai dans la glace une partie des autres composé dans mon gaz ?

Si vous avez des idées pour supprimer l'eau (liquide et gazeuse) dans un mélange gazeux je suis preneur

L'utilisation de dissecant n'est pas possible. La situation enviseagée actuellement serait d'utiliser un réchauffeur (environ 250°C) pour évaporer l'eau présent dans le gaz. Toutefois ce réchauffeur devra être changé à chaque nouvel essai (et ca coûte cher), de plus c'est dangereux 250°C et dernièrement j'ai un système en parrallèle à réguler à 80°C donc merci la conduction thermique .

Donc so je peux réduire le gradient thermique ou faire autrement ce serait super.

Merci
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[invite2313209787891133]

Bonjour Sebastien.

Je ne comprend rien à cette histoire de rechauffeur, ni ce que vient faire l'effet Mpemba la dedans.

Si tu veux séparer un mélange d'eau et de gaz il suffit de se placer dans les bonnes conditions de température (avec un condenseur) puis d'utiliser un separateur flash. Les traces d'eau résiduelles pourront être piégées avec un tamis moléculaire.

[invite24c22da4]

Bonjour Dudulle,

Merci pour ta réponse. Alors en fait, ils veulent (je ne suis pas responsable de la manip) réchauffer le gaz au-delà de 200°C pour évaporer l'eau du mélange gazeux. Concernant l'effet mpemba seule la phrase en gras m'intéresse (le reste ne m'intéresse pas), si j'ai bien compris (c'est pas gagner) quand je vais congeler l'eau je vais en même temps emprisonné des molécules des autres gaz, chose que je dois éviter.

C'est quoi un séparateur flash et un topis moléculaire ? (je vais de ce pas faire quelque recherche)

Merci.

[invite2313209787891133]

Je viens de relire l'autre post, je n'avais pas compris qu'il s'agissait de petites quantités destinées à une analyse.

Un séparateur flash est un dispositif permettant de separer la phase liquide de la phase vapeur en industrie. Dans ton cas il serait preferable d'utiliser un simple piege, comme ceux que l'on intercale avant une pompe à vide.
Un tamis moléculaire est une substance qui piege une certaine taille de molécules. Il faut en prendre un adapté à l'eau, ou à defaut un produit dessechant quelconque qui ne reagit pas avec les autres gazs en presence.

Il faudrait faire un montage de ce type:


Il faut toutefois avoir une idée des concentrations de ces fameux gazs, la marge d'erreur pouvant être importante si ils sont en faible quantité (l'eau qui vas se condenser vas en pieger une partie).

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite24c22da4]

Ok donc le séparateur flash c'est le tube à la verticale ? tu sais ou je peux en trouver, ou si tu as une référence en tête ?

Idem pour le tamis moléculaire si tu as une référence ? je voudrais avoir une idée du système.

Concernant les concentration en CH4, la concentration sera de 50 à 200ppm. Pour l'eau l'hygrométrie relative variera entre 50 et 100 %, le reste sera de l'hydrogène.

Tu pense que je risque de changer la concentration en CH4 et en hydrogène si j'abaisse la température en dessous de 0°C afin de geler l'eau (liquide et gazeuse) ?

je voulais aussi utiliser un agent hydrophobe que le PTFE, mais je ne sais pas si c'est possible, car je dois laisser passer les autres composé sans résistance et bloquer l'eau, il faut donc que je joue sur la taille des pores.

Enfin on cherche une méthode sans condenseur ou matérial honereux, car le matériel devra être changé complétement à chaque expériences.

Merci pour ton aide

[invite2313209787891133]

Pour faire un piège tu peux utiliser une "allonge coudée 2 rodages avec prise de vide" que tu adapte sur un ballon.
Pour le tamis il faut utiliser du 3A ou 4A pour pieger l'eau.
.
Pour quelle raison doit tu changer tout le montage à chaque fois ?

[invite24c22da4]

Nous étudions les effets des contaminants sur les piles à combustibles, pour que nos mesures ne soit pas faussées par des traces de gaz restant sur les parois des tubes ou autres, on change tout à chaque fois.

D'ailleurs on ne doit même pas toucher les tubes avec les mains on est obligés de porter des gaz.

Tu peux m'en dire pour sur "allonge coudée 2 rodages avec prise de vide" que tu adapte sur un ballon ?

Je vais essayer de trouver quelque chose sur le tamis 3A ou 4A, si je trouve pas je reviens te demander.

Merci encore

[invite2313209787891133]

L'allonge coudée 2 rodages avec prise de vide est une piece de verrerie courante; on peut la trouver chez tout vendeur de materiel de labo. Il faut compter 40 euros environ.

Il est possible de plonger le ballon equipé de cette allonge dans un melange refrigerant si tu veux geler les traces d'eau, mais tu vas alors egalement mieux pieger les gaz.

Pour ne pas risquer de garder des traces sur les parois de la verrerie il suffit de la placer à l'étuve pendant 24h.

[invite24c22da4]

Merci Dudulle.

Le problème est que je dois garder la même concentration des autres gaz. Derrière j'ai un GC qui doit analyser la composition.

Penses tu qu'il soit possible d'utiliser un filtre à base de PTFE pour supprimer l'eau (liquide et gazeuse), bien sur sans modifier le reste ? (je pense que c'est la même idée du tapis moléculaire)

[invite2313209787891133]

Il serait utile d'avoir un ordre de grandeur des concentrations de chaque constituant, il est possible que l'on puisse negliger la retention de certains gaz étant donné qu'une cpg possede une incertitude de 2/3%.

Un filtre PTFE qui ne laisse pas passez l'eau ? je n'ai jamais entendu parler d'un truc pareil, et si il existe il doit surement avoir une taille de pores tres precise qui le rend tres couteux; autant utiliser un agent séchant.

[tail]

Bonjour
si les gaz sont non condensables
refroidir le mélange est condenser l'eau liquide, puis faire passer le gaz sur un petit serpentin parcouru par une solution froide (eau glycolée, saumure) vers -15°C pour bloquer les vapeurs sous forme de glace. L'eau restante peut être enlevée avec un systeme plus froid ou absorbée sur un dessechant (Na2SO4, P2O5 suivant les besoins)
salutations

[invite24c22da4]

Bonjour Dudulle,

Je ne connais pas les concentrations des gaz, car ils sont variables suivant l'amplitude du courant électrique.

Oui on utilise un agent hydrophobe dans les piles à combustibles (couche de diffusion) elle est composé de carbone à 65% et 35% de ptfe pour pulser l'eau vers l'extérieur de la pile.

[invite24c22da4]

Bonjour Tail,

Je pensais à cette solution mais avec une trappe, car dans un serpentin le risque est de l'obstruer par l'eau glacée. Mais ma crainte est de glacer en même temps d'autres molécules autres que l'eau.

Dudulle> j'ai rien trouvé concernant le séparateur flash tu aurais un lien pour moi ?

Merci à vous deux

[mach3]

Si tu refroidis ton mélange, l'eau congèlera et la glace sera pure (en théorie... en pratique il faut pas aller trop vite pour pas piéger des bulles dans la glace). Il faudra évidemment descendre plus bas que 0°C car le point de congélation est abaissé (c'est un phénomène semblable à un eutectique). Il restera toujours une quantité epsillonesque d'eau dans la phase gazeuse, mais comme on peut refroidir bcp avant que H2 ou CH4 ne condensent tu peux diminuer substantiellement l'eau résiduelle.

m@ch3

[invite2313209787891133]

Dudulle> j'ai rien trouvé concernant le séparateur flash tu aurais un lien pour moi ?

Un separateur flash ne sera pas adapté, il s'agit d'un organe utilisé pour de gros volumes en industries; à titre d'info tu peux jeter un oeil ici: http://en.wikipedia.org/wiki/Flash_evaporation

[invite24c22da4]

Bonjour M@ch3,

Oui en théorie les points de solidifications de l'hydrogène et du méthane sont bien inférieurs à celui de l'eau. Cependant Dudulle m'a dit qu'il était possible de congeler du gaz, donc je vais éviter la méthode.

Merci pour ton idée

Bonjour Dudulle,

Merci pour le cours, je saurais maintenant ce qu'est un séparateur flash

Sinon ils envisagent peut être d'utiliser un adsorbant. J'ai donc repris les solutions que l'on m'a proposé jusqu'à présent. Le tapis moléculaire 3A ou 4A n'est pas envisageable car le diamètre de la molécule d'eau au maximum est de 3,6 Angstroms, le méthane 4 Angstroms et l'hydrogène 2,4 Angstroms.

Le H2SO4 est trop dangereux.

Il me reste deux solutions : l'oxyde d'aluminium Al2O3 ou le sulfate de magnésium anhydre en granulés (dixit igniz)

Vous en pensez quoi ?

Quand on est pas chimiste c'est pas facile toutes ces petites molécules , j'aurais du être plus assidu aux cours de chimie au collège.

Encore merci