Pour un chantier de terrassement sur terrain argileux, nos bassins ne permettent pas une décantation suffisante de l'eau avant rejet dans rivière à cause des particules argileuses. Je recherche donc une solution avec floculants. Des recommandations?

PRÉPARATION DES POLYMÈRES ORGANIQUES L’information présentée dans cette brochure est donnée de bonne foi. En l’état de nos connaissances actuelles, elle reflète la vérité. Il est de la responsabilité de l’utilisateur de faire un bon usage des produits mentionnés à l’intérieur de cette brochure. SNF FLOERGER ZAC de Milieux 42163 Andrézieux Cedex - FRANCE Tel: + 33 (0)4 77 36 86 00 Fax: + 33 (0)4 77 36 86 96 floerger@snf.fr GUTENBERG ON LINE REGIONS - Tél. 04 77 42 35 00 / 03 - 2002 2 3 S OMMAIRE Généralités sur les coagulants et les floculants organiques : .......... .... ....................4 1.1. Les coagulants : ....................................................................................................................................4 1.1.1. Caractéristiques : .................................................................................................................................4 1.1.2. Mode d’action : ....................................................................................................................................5 1.1.3. Utilisation et dosage : .......................................................................................................................6 1.2. Les floculants : .....................................................................................................................................6 1.2.1. Caractéristiques : ....................................................................................... ............. ...........................6 1.2.2. Mode d’action : ....................................................................................................................................8 1.2.3. Utilisation et dosage : .......................................................................................................................9 1 Stabilité et nettoyage : .......... .......................................................................... ................. .16 4.1. Stabilité des coagulants et des floculants FLOQUAT et FLOPAM sous leur forme commerciale : ......................................................................................................16 4.2. Stabilité des solutions de polymère : ..........................................................................................16 4.2.1. Pour les coagulants organiques : ................................................................................................16 4.2.2. Pour les floculants anioniques : ..................................................................................................17 4.2.3. Pour les floculants cationiques : ............................................................................................. ....17 4.3. Nettoyage des installations : ..........................................................................................................18 4.3.1. Forme commerciale : .......................................................................................................................18 4.3.2. Coagulant sous forme commerciale ou en solution : ........................................................19 4.3.3. Solution de polymère : ...................................................................................................................19 4Mise en oeuvre laboratoire : .............. ...............................................................................10 2.1. Liquides : ................................................................................................................................................11 2.2. Emulsions : ............................................................................................................................................12 2.3. Poudres et Billes : ................................................................................................................................13 2 Mise en oeuvre industrielle : .............. .................................................... ..........................14 3.1. Liquides : ...............................................................................................................................................14 3.2. Emulsions : ............................................................................................................................................14 3.3. Poudres et Billes : ...............................................................................................................................15 3 Une bonne connaissance des principales propriétés et caractéristiques des polymères organiques utilisés dans le traitement de l’eau permet une utilisation optimale de ces réactifs. sommaire PRÉPARATION DES POLYMÈRES ORGANIQUES 1 4 5 Généralités sur les coagulants et les floculants organiques 1 1.1. Les coagulants : Il existe deux grandes familles de coagulants :
Les coagulants minérauxqui sont les sels métalliques simples (FeCl 3, Al 2(SO 4)2, …) et les sels métalliques polymérisés (PAC, PASS,…).
Les coagulants organiquesparmi lesquels nous distinguons notamment les polyamines, les polyDADMAC, les résines dicyandiamides et les résines mélamines formaldéhydes. 1. 1.1. Car ac tér istiques : Les deux principales caractéristiques des coagulants organiques sont :
Une très forte densité de charge cationiquepour neutraliser les charges négatives pré- sentes à la surface des colloïdes.
Un poids moléculaire relativement baspour permettre une bonne diffusion des charges cationiques autour de chaque particule et, du fait de leur faible viscosité, une bonne répar- tition du coagulant dans l’effluent. Les coagulants organiques sont le plus souvent sous forme liquideavec une exception pour les polyDADMAC qui peuvent être produits sous forme solide (Billes de polyDADMAC). La viscosité des formes liquides est relativement faible (inférieure à 2 000 centipoises) mais peut atteindre 20 000 centipoises pour les polyDADMAC concentrés. Les concentrationsen matière active sont comprises entre 8 et 70% (exception pour les billes de polyDADMAC qui ont 100% de matière active) avec couramment des concentra- tions entre 40 et 50%. Les poids moléculairesles plus faibles sont obtenus avec les résines dicyandiamides (entre 3 000 et 150 000) et les plus élevés avec les polyDADMAC (au delà de 2 500 000). Colloïdes stables Colloïdes instables Formation de micro flocs 1. 1.2 . Mode d ’ac tion : Les coagulants, qu’ils soient minéraux ou organiques, possèdent des groupements actifs : les charges cationiques (+). Ces charges cationiques présentent une grande affinité pour la surface des particules très fines et colloïdales en suspension dans l’eau qui sont entourées de charges électriques inver- ses (-). Les charges cationiques apportées par l’ajout de coagulant vont donc contribuer à la diminution des forces électriques répulsives par neutralisation des charges autour de chaque particule colloïdale. Cette neutralisation des charges conduit à une déstabilisation des particules très fines, une agglomération des particules s’en suit. Ces agglomérats sont alors appelés des flocsou microflocs. Les flocs, qui sont constitués de très nombreuses particules élémentaires, seront faciles à extraire de la suspension traitée. COAGULATION généralités généralités PRÉPARATION DES POLYMÈRES ORGANIQUES 6 7 n CH 2=CH + m CH 2 =CH + NaOH CH 2 CH CH 2 CH I I I I C=O C=O C=O C=O I I I I NH 2 OH NH 2 O- Na + nm Acrylamide Acide Acrylique Soude Polyacrylamide anionique Remarque : avec m = 0, le polyacrylamide est non-ionique POLYACRYLAMIDES ANIONIQUES ET NON-IONIQUES Copolymères d’acrylamide et d’acide acrylique 1.2. Les floculants : 1.2 .1. Car ac tér istiques : Les floculants organiques se différencient des coagulants de part :
Leur poids moléculaire qui est nettement plus élevé : de 3 000 000 à 20 000 000 et qui permet au floculant d’agglomérer entre elles des particules déjà déstabilisées.
Une charge ioniquequi est fonction des effluents à traiter et qui peut aller de 0 à 100 % d’anionicité (-) ou de cationicité (+).
Des formes physiquesvariées : liquide, poudre, bille, émulsion. Nous distinguons deux grandes catégories de floculants :
Les floculants anioniquesqui apportent dans le milieu des charges anioniques (-).
Les floculants cationiquesqui apportent dans le milieu des charges cationiques (+). Différents taux (pourcentages) de charge ioniquesont disponibles : de 0 à 100 %. On parlera alors de mole pourcent d’anionicité ou de cationicité. Plusieursformes commercialesexistent et elles proviennent de différents modes de polymé- risation :
Poudres: Les monomères sont polymérisés sous forme de gel. Le gel ainsi obtenu est ensuite broyé, puis séché. Le principal avantage de ces produits est la teneur en matière active de 100%.
Billes: Les monomères sont mis en suspension dans un solvant, puis polymérisés. Le solvant est ensuite évaporé pour obtenir des microbilles. Les principaux avantages de ces produits sont l’absence de poussière et une vitesse de dissolution rapide.
Emulsions: Les monomères sont émulsionnés dans un solvant, puis polymérisés. A la fin de la polymérisation, un tensioactif est ajouté. Il va rendre l’émulsion diluable (ou inversable) dans l’eau. Les principaux avantages de ces produits sont leur forme liquide (facilité de mise en oeuvre) et une efficacité accrue sur certaines applications (possibilité d’obtenir des struc- tures moléculaires spécifiques).
Liquides: Les monomères à faible concentration sont polymérisés en solution aqueuse. Le principal avantage de ces produits est leur utilisation immédiate avec une simple dilution en ligne. R R I I n CH 2=CH + m CH 2 =C CH 2 CH CH 2 C I I I I C=O C=O C=O C=O I I I I NH 2 OCH 3 NH 2 OCH 3 I I I I CH 2 CH 2 N+CH 3 ,CI- CH 2 CH 2 N+CH 3 ,CI- I I CH 3 CH 3 n m Acrylamide Monomère chlorométhylé Polyacrylamide cationique Remarque : avec R = H ADAM ( acrylate de diméthylaminoéthyle ) avec R = CH 3 MADAM ( méthacrylate de diméthylaminoéthyle ) POLYACRYLAMIDES CATIONIQUES Copolymères d’acrylamide et d’un monomère chlorométhylé 1.1.3. Utilisa tion et dosag e : Les coagulants s’utilisent en solution plus ou moins diluée.Le taux de dilution sera direc- tement fonction des paramètres de la solution à traiter (concentration, viscosité, …) et des équipements industriels (pompe, débit,…). Une injection directe du coagulant peut être envisagée bien qu’une dilution préalablede ce dernier entre 0,5 et 10%soit recommandée. Le dosagedu coagulant sera évidemment fonction du nombre de charges à neutraliser dans le milieu, donc de la concentration en particules colloïdales de l’eau à traiter. D’autres paramètres influencent le dosage tels que :
L’agitation: un bon mélange du coagulant dans la solution à traiter est indispensable pour que toutes les charges entourant les particules colloïdales soient neutralisées (Flash mixing avec un gradient de vitesse conseillé de 1 000 s -1).
La dilution du coagulant: plus le coagulant est dilué, meilleure est la dispersion de ce dernier dans l’eau à traiter et donc autour des charges à neutraliser. généralités généralités PRÉPARATION DES POLYMÈRES ORGANIQUES charge anionique(-) charge cationique(+) 1.2 .2 . Mode d ’ac tion : Les floculants, une fois en solution aqueuse possèdent des groupements actifs : des charges (+) et/ou des charges (–). Suivant le caractère plus ou moins ionique du floculant, l’interaction avec les particules s’effectue par des liaisons ioniquesmais aussi par desliaisons hydrogènes (cas des polymères non-ioniques). Le type et le pourcentage de charge électrique à apporter dans le milieu à floculer devront donc être sélectionnés en laboratoire pour les adapter au mieux aux types de particules présentes dans l’eau : minérales, organiques, … Avec leur poids moléculaire très élevé, les floculants permettent d’augmenter la taille de particules déjà déstabilisées (par une coagulation ou non) et ainsi d’ accélérer la séparation liquide/solide. 1.2 .3. Utilisa tion et dosag e : Les floculants doivent impérativement être dissous avant toute utilisation. Cette dissolution est fonction de la forme commerciale :
Pour les produits sous forme solide: après une bonne dispersion de chaque grain séparément dans l’eau, une agitation d’environ une heure est nécessaire pour arriver à maturation. L’agitation doit être suffisante pour maintenir le produit en suspension mais pas trop rapide pour éviter la dégradation mécanique du polymère. Après maturation, une solution uniforme et visqueuse doit être obtenue.
Pour les émulsions: une agitation violenteest nécessaire lorsque l’émulsion entre en contact avec l’eau. La maturation est instantanée et la solution peut être utilisée immédiatement. Un temps de maturation de l’ordre de 10 minutes est toutefois conseillé.
Pour les liquides: une dilution en ligne avec mélangeur statique est suffisante.
En règle générale, nous recommandons des concentrations en matière activede 1 g/l pour les floculants anioniqueset 3 g/l pour les floculants cationiques. Une post-dilution est ensuite souvent mise en œuvre pour faciliter le mélange floculant/solution à traiter par diminution de la concentration et donc de la viscosité de la solution de floculant. Not es :
Ces solutions, même diluées, sont très visqueuses. La viscosité d’une solution de floculant est principalement liée à son poids moléculaire.
Les polymères sont sensibles à la dégradation mécanique (agitation).
Les grains ont tendance à s’agglomérer s’ ils ne sont pas correctement dispersés.
Ces produits répandus sur un sol mouillé, sont extrêmement glissants.
La rapidité de mise en oeuvre des poudres dépend : - de la charge ionique, - de la granulométrie, - de la concentration de préparation, - de la température de l’eau.
Le temps de dissolution pour des floculants sous forme poudre non-ioniquepeut dépasser 4h00.
Les solutions de floculant cationique sont peu stables dans le temps (phénomène d’hydrolyse) et une solution fraîche doit être préparée chaque jour avec un contrôle du pH de la solution. Un pH inférieur à 5,5est recommandé. 8 9 Colloïdes instables &