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CONTROLE D'EFFLUENTS
1. ETUDE THEORIQUE PRELIMINAIRE : la DCO (Demande Chimique en Oxygène).
▪
Définition.
La Demande Chimique en Oxygène représente la concentration, exprimée en mg/L, d’oxygène
équivalente à la quantité de dichromate de potassium consommée par les matières dissoutes et en
suspension lorsqu’on traite un échantillon d’eau avec cet oxydant dans des conditions définies.
La norme de rejet des effluents de stations d’épuration des ateliers de traitement de surface était de 150
mg/L, et est maintenant de 300 mg.L-1.
▪
Principe de la méthode de mesure selon la norme NF T 90-101.
– mode opératoire donné à titre indicatif
–
Dans un ballon, on mélange : un volume V d’une solution de dichromate de
potassium K2Cr2O7 : oxydant ; du sulfate de mercure (pour complexer les ions chlorure
susceptibles de fausser la mesure), de l’acide sulfurique, du sulfate d’argent (catalyseur)et un
volume V0 d’eau à analyser.
–
On adapte un réfrigérant et on porte à ébullition pendant deux heures.
–
L’excès de dichromate de potassium est ensuite dosé par une solution de sel de
Mohr (sulfate double de fer(II) et d’ammonium) titrée de concentration C0. Soit V1 le volume
de sel de Mohr utilisé.
–
On dose par ailleurs un volume V mL de dichromate de potassium, en présence
d’acide sulfurique, par la solution titrée de sel de Mohr. Soit V 2 le volume de sel de Mohr
utilisé.
–
Interprétation
2–
3+
→ Ecrire les demi-équations redox des couples Cr2O7 / Cr et O2/H2O.
2–
→ En déduire qu’une mole de Cr2O7 équivaut à 1,5 mole de O2.
2–
2+
→ Ecrire l’équation-bilan de la réaction de réduction des ions Cr2O7 par les ions Fe .
-1
→ La masse molaire de O2 étant de 32 g.mol , établir la relation :
DCO = 8000.
▪
C0.(V2 V1 )
(en mg/L)
V0
Remarques :
–
Il faut éliminer l’introduction de matières organiques provenant de la verrerie
ou de l’eau distillée utilisée (toute la verrerie doit être nettoyée par ébullition à reflux par une
solution fraîchement préparée de dichromate de potassium).
–
La teneur en ions chlorures doit être inférieure à 1 g/L, sinon la complexation
par le sulfate de mercure(II) est insuffisante.
–
Les prélèvements d’effluents doivent être préférentiellement faits dans des
flacons de verre, ceux en matière plastique pouvant entraîner la présence de contaminants
organiques.
–
Si la mesure ne peut être effectuée immédiatement, l’échantillon doit être
acidifié par de l’acide sulfurique à pH < 2.
–
Il existe des méthodes permettant plus rapide de la DCO.
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octobre 2009
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2. MESURE DE LA DCO par spectrophotométrie d’absorption moléculaire avec utilisation du réacteur
DCO Hach
▪
Principe :
Il existe dans le commerce des appareils plus ou moins automatisés permettant un dosage plus
rapide de la DCO. Des tubes contiennent le mélange réactif (acide sulfurique + sulfate de mercure +
sulfate d’argent ) ; un réacteur permet de porter le mélange à une température élevée (150°C)
pendant 2 heures. Le dosage final est réalisé par spectrophotométrie d’absorption moléculaire, le
« blanc » étant obtenu en remplaçant l’effluent à doser par de l’eau distillée.
▪
Mode opératoire :
–
Suivre le protocole fourni avec le matériel.
LE PORT DES LUNETTES EST OBLIGATOIRE.
▪
Mesures :
–
Donner la mesure, obtenue avec le spectrophotomètre, de la DCO de l'eau
rejetée par la station d'épuration de l'atelier de traitement de surface du bâtiment J.
▪
Interprétation :
–
La DCO de l'eau rejetée par le station est-elle conforme à la norme en vigueur ?
3. DOSAGE DES PHOSPHATES DANS UN EFFLUENT.
En présence de vanadium (au degré V) et de molybdène (au degré VI), l’acide phosphorique donne en
milieu acide nitrique un complexe phosphovanadomolybdate de couleur jaune.
3.1. Préparation des solutions.
▪ Préparation de la solution étalon : La solution étalon S0 a été préparée en dissolvant 0,137 g de
dihydrogénophosphate de potassium KH2PO4 (de masse molaire M = 136,09 g.mol-1 et de pureté
99,5%) dans 250 mL d’eau. Calculer sa concentration C0.
▪ Préparation du réactif vanadomolybdique : Dans un erlenmeyer, mélanger dans cet ordre :
– 40 mL d’acide nitrique au demi (20 mL d’eau déminéralisée + 20 mL d’acide nitrique)
– 40 mL de solution de vanadate d’ammonium à 2,5 g/L (soit 0,1g dans 40 mL)
– 40 mL de solution de molybdate d’ammonium à 50 g/L (soit 2,0 g dans 40 mL)
▪ Préparation des solutions étalons et à doser :
Solution
blanc
F1
F2
F3
F
Vol(mL) de S0
0
1,0
2,0
4,0
0
Vol(mL) de S à doser
0
0
0
0
25
Vol(mL) de HCl au 1/10
2,0
2,0
2,0
2,0
2,0
Vol(mL) de réactif
15
15
15
15
15
Eau déminéralisée
q. s. p. 50 mL
3.2. Mode opératoire
Les mesures d’absorbance seront faites à la longueur d’onde λ = 425 nm.
▪ Faire le blanc.
▪ Mesurer l'absorbance des solutions F1, F2, F3 et F.
3.3. Résultats des mesures
Solution
blanc
F1
F2
F3
F
Absorbance A
3.4. Interprétation
▪ déterminer la concentration en ions phosphates dans les solutions étalons.
Solution
blanc
F1
F2
3–
[PO4 ] en mmol.L
▪
▪
▪
▪
F3
–1
Tracer la courbe A = f(concentration en ions phosphates).
En utilisant cette courbe, calculer la valeur de la concentration en ions phosphates dans la fiole F.
En déduire la concentration en phosphate puis la concentration massique en phosphore dans l’effluent.
L’effluent peut-il être rejeté ?
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4. DOSAGE DU NICKEL DANS UN EFFLUENT
On se propose de neutraliser une eau de rinçage mort d’un bain de nickel, de doser l’effluent traité et étudier
l’influence du pH sur la solubilité du nickel.
4.1. Traitement du rinçage mort
▪ solution à pH = 9
–
Verser environ 50 mL d’eau de rinçage mort dans un bécher.
–
Ajouter de la soude à 10% jusqu’à obtenir un pH = 9,0.
–
Ajouter du floculant et laisser décanter. Soit S9 la solution qui surnage.
▪ Recommencer sur une autre prise d’essai, et ajuster le pH à 10,0. Soit S10 la solution qui surnage.
4.2. Dosage de l'effluent
a. Principe du dosage.
Le nickel(II) donne en présence de diméthylglyoxime et d’un oxydant (Br 2, I2, ClO– ou S2O82–) en
milieu alcalin des composés rouge vineux correspondant à un degré d’oxydation supérieur pour le
nickel.
On utilise pour réactifs : de la diméthylglyoxime à 2% en milieu basique, de la soude 2 M et du
peroxodisulfate d’ammonium à 10% dans l’eau (oxydant).
▪
▪
▪
▪
▪
b. Préparation des solutions
Vous disposez d’une solution S0 de chlorure de nickel préparée de la manière suivante :
– on a dissout 0,1446 g de chlorure de nickel NiCl2,6H2O (masse malaire 237,71 g.mol-1, pureté 98%)
dans une fiole jaugée de 200 mL.
– on a ensuite prélevé 5 mL de cette solution dans une fiole jaugée de 100 mL.
– Calculer la concentration C0 en mol.L-1, puis en mg.L-1 de nickel (masse molaire : 58,7 g.mol-1) de
la solution S0.
Préparer les solutions suivantes et attendre 10 minutes avant d’effectuer les mesures.
F0
F1
F2
F3
F
F’
solution S0 (mL)
0
2
5
10
0
0
solution S9 (mL)
0
0
0
0
2
0
solution S10 (mL)
0
0
0
0
0
10
soude 2 M
5
5
5
5
5
5
diméthylglyoxime (mL)
2
2
2
2
2
2
persulfate d’ammonium (mL)
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
0,5
Eau déminéralisée
q.
s.
p.
25 mL
c. Mode opératoire
Régler la longueur d'onde λ = 460 nm.
Faire le blanc.
Mesurer l'absorption des solutions F1, F2, F3, F et F'.
d. résultats des mesures
solution
F0
F1
F2
F3
F
F’
absorbance
▪
e. Interprétation
déterminer la concentration en ions nickels dans les solutions étalons.
solution
F0
F1
F2
2+
[Ni ] en mg.L
▪
▪
▪
▪
F3
-1
Tracer la courbe d'étalonnage A = f([Ni2+] ), où [Ni2+] est la concentration en nickel en mg/L .
En déduire la teneur en nickel dans la fiole F, puis dans l’effluent S9 à pH = 9.
Même question avec la fiole F’, puis dans l’effluent S10 à pH = 10.
Quel effluent peut on rejeter ? les résultats correspondent-ils à la courbe de précipitation des métaux ?
Contrôle d'effluents
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octobre 2009