Alcalinité de l'eau et évaporation

[invite85d7eaac]

Bonjour,

J'aimerais savoir si l'évaporation de l'eau fait augmenter son alcalinité.

Je m'explique, j'ai placé un bécher contenant de l'eau à l'étuve (70°C) pendant 48H.
Au bout de 3H j'ai relevé le volume évaporé ainsi que la conductivité.
J'ai compensé le volume évaporé par à nouveau de l'eau et remis à l'étuve. Ainsi de suite pendant 2 jours.
A chaque évaporation, la conductivité augmentait.

Mon hypothèse : l'eau s'évapore laissant une certaine réserve alcaline que l'on cumule au fur et à mesure des quantités ajoutées (qui sont à nouveau évaporées).
(On sait que cette eau contient initialement une réserve alcaline faible (0,3% soit 3mL pour 1L)
Par ailleurs au bout de 48H, j'observe des cristaux blancs collés sur les parois, du calcaire je suppose ?

Est-ce correct ?
N'hésitez pas à aller dans les détails, cette expérience est effectivement très simple mais me permettrait de démontrer quelque chose dans le cadre d'un stage.

Merci
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[moco]

Tu ne nous dis pas d'où venait ton eau. Venait-elle de la rivière voisine ? Du robinet ? D'une source ? De l'eau de rinçage ? Faute de savoir de quoi il s'agit, on ne peut rien dire, hélas.

[invite85d7eaac]

Autant pour moi, non il s'agit d'une eau industrielle qui est utilisée notamment dans des machines de lavage.

Un produit dégraissant est dilué dans cette eau (à hauteur de 1%) et sert au nettoyage de pièces en acier. Cela permet d'éliminer l'huile de trempe résiduelle.
Les techniciens se sont aperçus lors du dosage quotidien de la solution nettoyante que la concentration augmentait au fil du temps.
Le dosage est réalisé par HCl 0,5 N.
L'ingénieur m'a dit que le dosage n'était pas sélectif et faisait part de l'alcalinité totale (donc on ne dose pas que le produit dégraissant...)
Je voulais savoir d'où provenait cette augmentation.
Il semblerait que cela soit lié aux énormes quantités d'eau évaporé chaque jour (A T=70°C). En effet, cette machine à laver évapore plusieurs mètres cube d'eau quotidiennement.

Les données que j'ai collecté sur l'eau industrielle pur sont les suivantes :

Concentration (=alcalinité) : 0,3%
pH = 8,1
Dureté = 22°F
Conductivité = 0,822 mS/cm à T ambiante


En espérant avoir été assez claire.

[invite113701a1]

Bonsoir,

Es tu sur que ton dégraissant n'est pas un dégraissant alcalin ?
Souvent en milieu industriel des dégraissant alcalins sont utilisés dans les machines à laver pour le nettoyage de certaines pièces.
Peux tu nous dire quel produit de nettoyage est utilisé dans ton installation ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite85d7eaac]

Oui le dégraissant est alcalin mais comme beaucoup de produits de ce genre, sa formulation est confidentielle.
On sait juste qu'il contient :

Pyrophosphate tétrapotassique 5-<25*%
Sodium p-cumenesulphonate 5-<25*%
Alcohol polyéthoxylé modifié 1-<3*%

En fait, je ne vois pas comment on pourrait "fabriquer" du produit et augmenter sa concentration. Normalement, il devrait se consommer non ?

[moco]

Primo, ton produit n'a pas une composition confidentielle, puisque tu es en mesure de dire qu'il contient les trois produits que tu donnes.
Secundo, chaque fois qu'on évapore une solution, la tienne ou une autre, la concentration de la solution résiduelle augmente, donc la conductivité aussi.
Tertio, le pyrophosphate tétrapotassique est une substance qui contient un ion qui s'hydrolyse lentement dans l'eau chaude, et se transforme en phosphate ordinaire de potassium. Il s'agit de l'ion P₂O₇^4-. Dans l'eau chaude, il se transforme en quelques heures en deux ions phosphate selon :
P₂O₇^4- + H₂O --> 2 HPO₄^-
Donc le nombre d'ions négatifs augmente, et la conductivité aussi.

[invite85d7eaac]

Merci pour votre réponse,
oui pour la composition, effectivement je suis en mesure de citer ces trois éléments mais je veux dire qu'il y en a sans doute plus. L'indication que vous me donnez sur le pyrophosphate tétrapotassique m'est bien utile car hélas, je trouve peu d'informations concernant les espèces que j'ai énoncées.

D'accord la concentration augmente par évaporation, cependant les quantités évaporées par jour sont énormes et compensées par de l'eau seulement (pas d'ajout de produit jusque la vidange de la machine, c'est-à-dire 3-4 semaines et la concentration continue d'augmenter). Je pensais qu'à force, la solution était tellement diluée qu'on ne pouvait observer de telles hausses (concentration doublée, voir parfois triplée)

Par ailleurs, y-a-t-il une formule qui me permettrait d'établir une relation entre la quantité d'eau évaporée et cette augmentation de concentration ?
(chaleur latente d'évaporation ?)
Je ne trouve pas de réponse dans mes cours de thermodynamique. Il me semble quand même que cela n'est pas vraiment réalisable du fait que l'évaporation n'est pas constante et dépend de plusieurs facteurs.

[moco]

Tu es tellement peu clair dans tes explications qu'on ne peut pas te répondre. On ne sait pas si tu travailles en continu, avec quoi, ce que c'est que cette vidange, ce qu'on dilue et ce qu'on concentre, pourquoi et comment on le fait, avec quoi, et pourquoi il fait compenser les quantités d'eau évaporées par jour. Tu parles de bécher qui s'évapore à 70°C, puis de quantités énormes évaporées par jour. On n'y comprend simplement rien. Désolé !

[invite85d7eaac]

Dans le cadre d'un stage, j'ai effectué le suivi de deux machines à laver industrielles (lavage de pièce en acier et aluminium par aspersion). Le lavage se fait par un produit lessiviel récemment mis en place qui est alcalin (pH compris entre 9 et 9,5).
Le produit est introduit initialement à une concentration de :
1% dans le compartiment de lavage
0,5% dans le compartiment de rinçage
Pour les deux compartiments, le volume de la cuve est de 3250 L. Donc on met 32,5 L de détergent au lavage et 16,25 L au rinçage.
Les deux machines sont identiques (même mode de fonctionnement)
J'ai prélevé deux fois par jour dans des flacons des échantillons d'eau de lavage et rinçage
Le suivi des eaux de lavage et rinçage se fait par un dosage par HCl 0,5 N. La prise d'essai pour chaque échantillon est de 100 mL et l'indicateur coloré est le rouge de méthyle.
A l'aide d'une courbe d'étalonnage, le volume équivalent fournit la concentration en %
Le dosage n'étant pas sélectif, on ne dose pas que le produit lessiviel mais l'alcalinité totale.
Les composés présent dans ce produit que j'ai donné sont les seuls connus, ils figurent dans la fiche de donnée de sécurité.
L'anomalie réside dans le fait que la concentration relevé augmente de jour en jour sans que les techniciens ne sache pourquoi.
Ce qui pose problème puisqu'on dépasse la zone de tolérance en concentration acceptée.
Les compteurs d'eau des machines font part d'une quantité d'eau évaporée importante chaque jour (la température de tous les compartiments = 70°C)
En effet, en une semaine on évapore au total largement plus que la capacité de la cuve (en moyenne 4 mètres cube au lavage et 20 mètres cube au rinçage)
Sauf que ces pertes sont régulièrement compensées par des ajouts d'eau
On ajoute seulement de l'eau, ajouter du produit est inutile au vu des concentrations déjà trop élevées.
Ces apports se font de manière automatique : une sonde possédant un niveau mini et maxi repère les volumes à ajouter
Ainsi on sait que si on évapore 20 mètres cube, on en rajoute autant
On préfère faire régulièrement de petits ajouts que rarement de gros ajouts.

En fait, on ajoute du produit lessiviel que lorsqu'on effectue la vidange de la machine, c'est-à-dire régénérer un bain neuf (1% lavage, 0,5% rinçage)
Malgré tous ces ajouts d'eau qui ont lieu entre deux vidanges, la concentration continue d'augmenter.

Au laboratoire, j'ai reconstitué 2 bains dans des béchers de V=500 mL
Placé à T = 70°C : bain à 1% (5mL de produit dans 495 mL d'eau), bain à 2% (10 mL de produit dans 490 mL d'eau)
J'ai refait l'expérience à 40°C

A t = 3H, j'ai relevé le volume évaporé ainsi que la conductivité. J'ai ensuite compensé l'évaporation par de l'eau industrielle et ai remis le tout à l'étuve.
A t = 24H et t = 48H, même chose.

Résultats :
- La concentration augmente avec les apports d'eau soit avec la quantité d'eau évaporée (cumule de l'alcalinité ?)
- Que la solution soit à 1% ou 2% on évapore autant d'eau
- Pour la solution à 1% (T=70°C), total d'eau rajouté en 48H = 740 mL, soit plus que le volume initial (500 mL)