Gestión de Déchets Miniers

Gestion de déchets miniers Cas de la mine de Carnoulès Alès (France) Núria Palacios Ubach Encadrants: Jean-Regis Degorce-Dumas Jean Roussy SOMMAIRE 0. INTRODUCTION 0.1. ADM 0.2. Les réactions chimiques 0.3. Problèmes écologiques I. SITE DE CARNOULES I.1. Situation géographique I.2. Observation de la zone I.3. Echantillonnage et essais sur site I.4 Echantillon pris sur le site II. PROTOCOLE CARACTERISATION DU MATERIAU II.1 Désagglomération et quartage. II.2 Granulométrie voie sèche et humide. II.3 Analyse minéralogique avec diffraction X III. BIBLIOGRAPHIE LIXIVIATION III.0. Introduction III.1. Lixiviation chimique III.2. Lixiviation biologique IV. PROTOCOLE LIXIVIATION IV.0. Introduction IV.1. Préparation de l’échantillon pour essai IV.2. Lavage sur filtre IV.3. Lixiviation avec différentes quantités de rapport IV.4. Lixiviation par agitation de 24h V. DETERMINATION SEMIQUANTITATIVE DES METAUX VI. ANALYSE ICP VII. CONCLUSION FINALE ANNEXES ANNEXE A. Résultats préliminaires obtenues ANNEXE B. Résultats caractérisation du matériau ANNEXE C. Résultats lixiviation ANNEXE D. Résultats détermination semiquantitative des métaux ANNEXE E. Résultats analyse ICP ANNEXE F. Comparaisse Des Méthodes, Semiquantitatif Et ICP (Quantitatif) ANNEXE F. Photos Carnoulès 0. INTRODUCTION L'objet de mon travail concerne l'exploitation minière et plus particulièrement du Drainage Minier Acide (DMA). Le premier travail expérimental est organisé autour de deux axes : - des essais de terrain mettant en lumière la présence de DMA sur le site même avec la mise en évidence des eaux acides contenant du fer (sous forme d'ions ferreux) sortant du dépôt d'anciens déchets miniers ou stérile à l'aide de mesures ou d'essais sommaires (pH, neutralisation à la soude, ajout d'oxydant) - des essais de lixiviation d'échantillons (sables "blanc" ou "gris") prélevés sur le site pour simuler le drainage et étudier certains paramètres comme le rôle de l'oxygène, de la granulométrie ou des bactéries lors de l'acidification du lixiviat. Les résultats préliminaires obtenus (voir annexe 1) confirment le phénomène d'acidification des eaux observé sur le terrain, le rôle probable de l'oxygène, de certaines bactéries sur la vitesse d'acidification des lixiviats. L'approche normalisée a permis de préparer des échantillons de matériau plus représentatifs et d'expliciter l'influence de la granulométrie des particules, garantissant à priori, une approche plus rigoureuse du modèle simulant, ici, le drainage. Pouvoir simuler ce phénomène, le modéliser permet de mieux prévoir son impact environnemental et le processus de lixiviation industrielle dans le cas où il s'agira d'une application de type hydrométallurgique pour extraire un métal par exemple. 0.1 ADM Le drainage minier acide est un phénomène naturel, observé lors du processus d'oxydation de minerais ou de déchets miniers contenant notamment des sulfures métalliques. Cette oxydation conduit à l'acidification des eaux et à la solubilisation des métaux présents (tels : Pb, Zn, Cu, Cd, As…) source importante de pollution et constituant donc un problème environnemental, une erreur liée à l'activité anthropique minière. Les facteurs: ¾ Eaux - terrestre ou atmosphérique. ¾ Oxygène - provenant généralement de l’atmosphère. ¾ Granulométrie – la taille des minéraux sulfurés réactifs. Figure 1. Le transfert de la contamination pour métaux lourds dans le milieu aquatique Les rivières qu’elles sont contaminées c’est caractérisent pour: ¾ l’acidité ¾ l’haute contenu sulfates et métaux lourds. ¾ contenu métallique des sédiments 0.2 LES REACTIONS CHIMIQUES L’oxydation des sulfures de fer, en présence d’eau, constitue la réaction de départ du processus. La première réaction est la transformation des sulfures à sulfates au moyen d’une réaction d’oxydation et l’eau prend valeurs acides (PH 3-4). Précipite à pH = 2.5 – 3. La deuxième réaction est avec l’acidification progressive du milieu (ions H+) et la transformation du fer ferreux en fer ferrique (Fe3+), où se produit un processus cyclique et rapide, et se forme grandes quantités d’acide. L’activité bactérienne jouera également un rôle important dans le processus de production d’acide. Ces bactéries pourront intensifier l’oxydation du fer et ainsi favoriser la production d’acide Dans le cas de Carnoulès précipite à pH=2.5/3, le Fe (OH) 3 ou si présence de sulfates (jarosite : KFe3 (SO4)25(OH) 6). Finalement les métaux lourds et autres éléments toxiques seront facilement transportes par la rivière. HSOFeOHOFeS 22 2 72 4 2 222 ++→++ −+ OHFeHOFe 2 3 2 222 2 1+→++ +++ 0.3 PROBLEMES ECOLOGIQUES ¾ Dans les organismes peuvent être plus affectes par petites concentrations d’éléments lourds. Les organismes aquatiques peuvent supporter certaines valeurs détermines de toxicité sans qu’ils mouraient, mais ils développeraient une série de problèmes physiologiques et métaboliques. Il y a des organismes qu’ils peuvent régulier les concentrations des métaux lourds dans leurs tissus. ¾ Dans l’eau la libération des cations Fe2+ ou Fe3+et l’augmentation de l’acidité. Mais un autre plus grave pour la santé humaine, les autres minéraux sulfurés qu’ils sont présents dans les déchets des stériles, ils s’oxydent et livrent métaux lourds de très dangerosité. ¾ Dans le sol la désertification c’est le principal problème l’accumulation d’éléments métalliques toxiques dans les horizons prospectés par les racines des végétaux. La diversité de la végétation s’appauvrit, les peuplements survivants se raréfient et disparaissent progressivement, laissant un sol nu et dégradé sans activité microbiologique. I. SITE DE CARNOULES I.1 Situation géographique L’ancienne mine de Carnoulès est située dans la région de Languedoc – Roussillon (France). Figure 2. Carte situation dans la France . À 50 Km de Nîmes et 6 Km d’Alès. Figure 3. Situation dans la région. CARNOULES ALÈS Pendant la visite sur la zone on a réalisé : ¾ Observation de la zone. ¾ Echantillonnage et essais sur site I.2 Observation de la zone Des stériles de l’ancienne mine de Carnoulès sont situés au milieu de différents bassins versants. A cause de l’orographie de l’endroit il y a des ruisseaux souterrains, le niveau de ces ruisseaux augmente a cause de la pluie et il sont en contacte avec les déchets mineurs. Le Riegous est le ruisseau qu’il y a à cause des autres ruisseaux souterrains. Celui-ci qu’est pollué confluence avec l’Amous (non pollué). On peut le schème suivant la confluence des deux ruisseaux. Figure 4. Confluence des ruisseaux. Les points indiqués sont des diffèrent échantillons qu’on a pris. Carnoules Reigous Amous ALÈS 4 1 2 3 II.2 Granulométrie voie sèche et humide. II.2.1 Introduction Définition : La granulométrie a pour objet la détermination de la taille des particules élémentaires qui constituent les ensembles de grains de substances diverses, telles que farines, poudres, sable,… et la fréquence statistique des différentes tailles de grains dans l'ensemble étudié. La technique de la granulométrie laser utilise le principe de diffraction et de diffusion d'un faisceau laser. La théorie de diffraction de Fraunhofer. Pour l'application de cette théorie, les hypothèses suivantes sont nécessaires : ¾ particules sphériques, non poreuses et opaques. ¾ diamètre des particules supérieur à la longueur d'onde λ. ¾ particules suffisamment éloignées les unes des autres. ¾ mouvement aléatoire. ¾ toutes les particules diffractent la lumière avec la même efficacité quelle que soit leur taille. Lorsqu'une particule est éclairée par un faisceau de lumière cohérente et monochromatique (FIG.8), il apparaît un motif de diffraction sous forme de franges concentriques alternativement claires et sombres (FIG.9). Selon la théorie de Fraunhofer, l'intensité du rayonnement diffracté est une fonction du rayon des particules. L'angle de diffraction, défini par le premier point d'annulation, est d'autant plus grand que les particules sont petites. Figure 8. Diffraction de la lumière par une particule. Figure 9. Principe de la théorie de Fraunhofer. ¾ constituée d’anneaux concentriques (I=f (a)), Iintensité, aangle de diffraction, ¾ l’espacement et la taille des anneaux sont liés à la taille de la particule, ¾ le premier point d’annulation liée au diamètre d (1,22 λ/d), ¾ 75% d’énergie est contenue dans le premier lobe. Cette théorie constitue une bonne approximation pour des oxydes métalliques ou des particules de diamètre supérieur à 30 microns mais est complètement fausse pour des émulsions de quelques microns ou des particules solides de plus de 3 microns. Généralement, la limite de validité de cette théorie est atteinte pour des diamètres de particules de l'ordre de la longueur d'onde. La théorie de diffusion de Mie. La théorie de Fraunhofer est applicable aux grosses particules / λ (diffusion et absorption non prises en compte). Pour des particules de taille proche de la longueur d'onde utilisée, il convient d’appliquer la théorie de Mie. Le modèle de Mie prend en compte les phénomènes de diffraction et diffusion de la particule dans son milieu. Pour utiliser le modèle de Mie, il faut connaître d’indice complexe de réfraction du produit et de son milieu. Il comprend un terme réel qui est l’indice de réfraction et un terme imaginaire qui représente l’absorption. Mode d’emploi Le faisceau laser traversant la cellule d'analyse va se propager sans déflection jusqu'à ce qu'il rencontre une particule dont l'indice de réfraction est différent de l'indice de la phase continue. Ce changement d'indice va créer une réfraction du faisceau laser. Cette partie réfractée de lumière pénétrant dans la particule va ressortir en étant toujours soumise aux phénomènes de réflexion et réfraction dus à la différence des milieux. Le faisceau lumineux va enfin arriver sur le détecteur en ayant subi plusieurs variations de son axe de propagation (FIG.10) Figure 10. Diffraction et diffusion de la lumière par une particule. II.2.2 Tipes de granulométries Au laboratoire on a réalisé deux essais granulométries, l’essai pour voie sèche et pour voie humide, les deux on utilise le même appareil le LS 230, mais c’est précise expliquer avant les petites différenties de chaque granulométrie. a) Granulométrie pour voie sèche Cet essai les particules sont transportées jusqu’à un cône de alimentation qu’il vibre et les particules tombent librement. Le risque de superposition des particules est contrôle pour une grande dispersion du produit. Ce pour ça et la taille de les particules, peut être possible de précise la projection de l’ombre de la particule avec sa taille real. Pour obtenir meilleurs conditions d’observation on précise réalisé une dispersion avec un bain d’ultrasoniques. Les mesures ont étés effectués sur la granulométrie laser sur l’instrument LS 230 Module poudre. b) Granulométrie pour voie humide La granulométrie pour voie humide utilise les propretés hydrodynamiques de la particule dans un fluide (d’eaux ou alcool) dans ce cas avec alcool. Le fluide a passe la particule pour un plan de focalisation de l’objectif et montre sur l’appareil la surface projetée (la plus grand). C’est extraordinaire avec particules petites (0.7µm à 160µm). Les mesures ont étés effectués sur la granulométrie laser sur l’instrument LS 230 Module solvants HFM. II.2.3 L’appareil L’appareil LS 230 est composé de : ¾ Le banc optique constitué de l’émetteur → source laser ¾ Zone d’échantillonnage - lentilles interchangeables - cellules de mesure (voie sèche et voie humide) ¾ Récepteur ensemble → de photodiodes ¾ Le système informatique avec logiciel assurant le traitement des données. Laser LS230 Figure 11. Description du dispositif expérimental Avant de commencer l’essai de granulométrie laser il faut prépare l’appareil avec les étapes de (il fait tout seul). ¾ Alignement du faisceau au centre du détecteur ¾ Zéro électronique et zéro optique Les principales étapes de la mesure : ¾ Introduction de l’échantillon pendant une période de «mesure inspection» Déclenchement de la mesure : ¾ Capturassions de l’image de diffusion du faisceau Conversion des données brutes en données exploitables par le logiciel intégré. II.2.4 Résultats La durée d’une analyse granulométrique a été de l’ordre de 1 min. Les principales données pour la comparative des résultats sont les suivantes : D10= taille de particule pour laquelle 10% de l’échantillon se trouve en dessous de cette dimension. D50= taille de particule à laquelle 50% de l’échantillon a une taille inférieure et 50% de l’échantillon a une taille supérieure. C’est le diamètre médian (MMD mass médian diamètre) D90= taille de particule pour laquelle 90% de l’échantillon se trouve en dessous de cette dimension. D (4; 3) = diamètre moyen (volume). D (3; 2) = diamètre moyen pondéré en surface (diamètre de Sauter). Spann = mesure de la largeur de la distribution Spann = D (v; 0,9) – D (v; 0,1)/D (v; 0,5) (forme de CV) Il faut fixer la densité de l’échantillon de dispersion approprié. Les graphiques de le % volume et le cumulé sont plus importants pour une comparative de les deux échantillons, on se monte Comparative des deux essais, voie sèche et humide. Par voie sèche a été effectué avec trois échantillons différents, par voie humide avec sept échantillons. Echantillon voie sèche Echantillon voie humide D10 39.08 5.388 D50 255.9 72.01 D90 649.8 459.8 D (3,2) 73.09 12.99 D (4,3) 1.188 2.172 Spann 73.64 122.4 II.3 Analyse minéralogique avec diffraction X II.3.1 Introduction Objet : Rechercher les types de minéraux existant dans l’échantillon. C’est un analyse qualitative seulement. La Diffraction des Rayons X est une méthode d’analyse minéralogique des matériaux cristallisés. Elle permet sur des poudres ou des échantillons massifs (morceau de roche, lame mince, filtre, ……….) de déterminer la nature des phases minérales et de les quantifier. Actuellement la diffraction des rayons X intervient dans la quasi-totalité des thématiques et constitue un complément indispensable aux observations optiques, microscopiques ou spectroscopiques. Exemples d’application : ¾ la minéralogie des altérations et des sols, ¾ la minéralogie des dépôts sédimentaires lacustres, fluviatiles ou marins, ¾ l’évolution (qualitative et semi-quantitative) des minéraux argileux dans les altérations ou les sédiments, ¾ la caractérisation des complexes organo-minéraux des sols, ¾ la minéralogie des phases magnétiques des sols et des altérations, ¾ la minéralogie des phases cimentera (inertage de déchets) ¾ la minéralogie des aérosols particulières, naturels ou anthropiques II.3.2 Préparation de l’échantillon pour essai. ¾ Trituration de le sable et tamisage pour le tamis de 80µm ¾ On met le sable qu’il a passe pour 80µm sur un porte-échantillon et on faire une lame plus mince. ¾ Plus tard on la mettra au appareil Difrac plus pour l’analyse minéralogique. II.3.3 L’appareil Ce système est basé sur le comptage des impulsions qu’ils viennent à une série de points sensibles situes sur un détecteur. Il a un signal proportionnel à la quantité d'impulsions enregistrée. Cet instrument analyse des angles de diffraction des cristaux de l’échantillon. La résolution est conditionnée par le nombre de capteurs. L’appareil produise des diagrammes de diffraction. La méthode de diffraction X permet d'exploiter la lumière réfléchie et la lumière transmise. Les inconvénients liés à l'épaisseur sont aisément surmontés. Par ailleurs, des problèmes peuvent être posés par l'étalonnage ainsi que par la sensibilité du système, et notamment par le risque fréquent de magnétisation du filament qui se produit surtout lorsque l'écran de plomb n'est pas correctement placé et le rayon tend à tomber directement sur le détecteur. III. BIBLIOGRAPHIE LIXIVIATION III.0 Introduction La lixiviation d’un solide correspond à l’extraction d’un ou plusieurs éléments/composés solubles par l’eau ou par un solvant spécifique. La lixiviation peut être une processus naturel, mais l’homme a reproduit ce phénomène dans les laboratoires pour regarde les résultats et trouver des conclusions. Pour qu’il se produise une lixiviation plus ou moins rapide les conditions sont les suivantes : ¾ la température ¾ la granulométrie ¾ la porosité ¾ concentration de du solvable Quand la température monte la vélocité aussi. La température maximale pour chaque système est délimite par : le point d’ébullition de le solvable, le point de dégradation de le produit ou solvable et de la solubilisation des impuretés. Mais ces conditions optime n’est ce produisent pas dans la nature. La réduction des particules a une grande importance, parce qu’il augmente la superficie de contact. La porosité permet que le liquide pénétrez par les espaces qu’ils forment les pores de l’intérieur de le solide et il augmente aussi la superficie de contacte comment le cas antérieur. La concentration de le solvable est très important pour les solutions aqueuses, ceci c'est par la saturation et l’existence de réactions chimiques. Les différents composants chimiques, l’eau souterraine et de la plu, ils produisent solubilisation des matériaux. La lixiviation produit une acidification des eaux souterraines et superficielles. Pour entendre meilleur la lixiviation, on va a expliquer la lixiviation chimique, statique et la dynamique et depuis la lixiviation biologique ou biolixiviation. III.1 Lixiviation chimique III.1.1 Lixiviation statique La lixiviation statique permet d'obtenir et de comparer la composition chimique de la roche ou l’échantillon. Des méthodes statiques sont utilisées pour déterminer si l'enrichissement en métaux au milieu naturel est important. Les avantages · Les essais statiques sont plus simples à effectuer. · Ils sont applicables à tout type des matériaux. · Ils ont destines a la récollection de résultats. Les inconvénients · l'absence de prise en compte de la minéralogie · l'imprécision des méthodes standardisées d'analyse des minéraux sulfurés (notamment la pyrite) · l'erreur engendrée par la présence éventuelle de sidérite (FeCO3) Caractéristiques des essais de lixiviation statique : ¾ Le pH de l’agent qu’il fait la lixiviation peut être neutre (eau déminéralisée). ¾ Le rapport liquide - solide L/S est élevé (supérieur à 10) pour favoriser la solubilisation des espèces chimiques analysées, et éviter au maximum la saturation de la solution. ¾ Le matériau est broyé, si nécessaire, pour augmenter la surface d’échange entre le matériau et l’eau. Maintenant il existe pour les matériaux granulaires des normes (XP X 31-210, prochainement remplacé par la norme européenne XP X 30-402, partie 2), et également pour les matériaux monolithiques (XP X 31-211 et XP X 31-212). La normative française des déchets parle de la réalisation de quartage de l’échantillon pour l’obtention des résultats correctes et un échantillon homogène. Le tamisage de l’échantillon est aussi important pour l’application de cette normative. Pour la réalisation de la norme on va à décrire la préparation de l’échantillon et après la réalisation de l’essai de lixiviation. IV.1 Préparation de l’échantillon pour essai. La préparation des échantillons est pareille à touts des essais. Comment on a été décris ci-dessus la préparation de l’échantillon c'est de deux parts : ¾ Tamisage de l’échantillon au tamis de 2mm, c’est processus c’est pour l’obtention d’une granulométrie uniforme. (voir l’essai de granulométrie). ¾ Quartage de l’échantillon, c’est pour l’obtention d’un échantillon qu’il représente l’échantillon global. Remarque I : s’il y a des particules > à 2mm il y a la possibilité de fragmentation de ces particules. Remarque II : Le quartage c’est une des plusieurs opérations pour homogénéisation d’échantillon, c'est celle qui a été utilisée pour la réalisation de cet essai. IV.1 L’essai de lixiviation sur filtre IV.1.1 Objet On a fait des successifs lavages avec le même sable de la mine de Carnoulès. On utilise de l’eau déminéralisée avec le premier group et de l’eau de robinet pour le deuxième. L’objet de ces premiers lavages avec trois échantillons différents c’est : ¾ Garantir l’homogénéisation de l’échantillon global ¾ Observer les résultats de l’acide des deux groups ¾ Obtention de matériaux qu’ils solubilisent. IV.1.2 Appareillage ¾ Four de sécher à 105C° ¾ Filtre membrane de diamètre moyen de pore 0,45µm ¾ Entonnoir ¾ Flacons ¾ éprouvette IV.1.3 Mode opératoire Des six échantillons, trois pour l’eau déminéralisée et trois pour l’eau de robinet, et ils sont pesés dans une balance de précision. On pèse la tare et le poids de chaque un échantillon. Ils se mettent dans le four a 105C° pour sécher-les. Tout suit on met les échantillons selon l’eczéma suivant : Figure 14. Schème de l’essai lixiviation sur filtre. On met de l’eau qu’il passe par le sable, cette il reste dans le filtre et l’eau s’acide pour quoi il y a une réaction chimique. Observations Avec les flacons on peut voire que après le première lavage l’eau qu’elle est filtre apparaître d’un couler jaune avec les deux tipes des eaux. IV.2 L’essai de lixiviation avec différentes quantités de rapport Selon normative française X 31-210. IV.2.1 Objet : Comment est affecté l’eau quand on la met en contact avec le sable gris sans agitation. Dans ce cas on réalise l’essai avec de l’eau déminéralisée ou de l’eau de distribution publique. Aussi on réalise l’essai avec différentes quantités de rapport, l’influence du rapport L/S est la suivant : 100mL / 10g 10 100mL / 1g 100 1000mL / 1g 1000. IV.2.2 Réactif et appareillage ¾ Solution de lixiviation : eau déminéralisée et eau robinet. ¾ Balance d’une précision d’au moins 0.1 g. ¾ Flacons ¾ Agitateur : mouvement linéaire, amplitude 3 cm et fréquence 60 cycles par min. ¾ Filtre membrane de diamètre moyen 0.45 µm. ¾ Dispositif de filtration sous vide ou sous pression ¾ Centrifugeuse. IV.2.3 Mode opératoire Mis en contact déchet/solution de lixiviation Déterminer la masse exacte de l’échantillon pour essai. Introduire dans le flacon, le volume d’eau déminéralisée et robinet de façon à ce que le rapport volume d’eau/ masse c’est exacte par l’échantillon. Ajouter sous agitation manuelle l’échantillon pour essai et mettre immédiatement le flacon en agitation permanent dans l’agitateur. La température de mis en contacte est de 20ºC. La durée de mise en contact est de 24h Remarque : avant de la filtration mesurer le pH des échantillons. Filtration Filtrer l’échantillon sous-vide avec l’aide d’une seringue et un filtre. Après la filtration on lire pour deuxième fois le pH. Le suivant schème c’est comprendre mieux l’essai. filtration sous-vide agitation 24h. Figure 15. IV.3 Essai lixiviation par agitation de 24h. (Différents points du site). La précipitation du fer est visible dans le Riegous, dans ce cas on a pris 4 échantillons de différents points de la rivière. Observation Depuis de la préparation des échantillons (fragmentation à 4mm et tamisage) on peut voire qu’il y a différents couleurs à chaque une, dépendant de le lieu où nous les avons pris et aussi différentes textures. ¾ Source – jeunemarron ¾ Cascade 1 – jeune ¾ Cascade 2 – orange fort ¾ Confluence avec l’Amous – orange clair On peut voir aussi qu’il y a un changement de couleur quand les échantillons sont séchés à 550ºC c’est plus fort. Depuis la lixiviation 24h, la couleur de l’eau est de couleur rouge. IV.3.1 Objet Détermination de la masse que a été solubilisé en différents échantillons prises dans le site de Carnoulès. Influence de l’agitation depuis 24h. Le calcul de cette masse s’effectuera grâce à le système d’analyse ICP. III.3.2 Réactif et appareillage Voir point III.2.2. IV.3.3 Mode d’emploi Le processus de cet essai est pareil à l’essai de lixiviation par différentes quantités de rapport, on a expliqué au-dessous. Selon la normative française X 31210. ¾ Mais on a mis des échantillons à calcination dans un four a une température de 60ºC, à 105ºC et 550ºC. La calcination on l’utilise pour l’élimination de la matière organique et aussi voir comment influence ce processus sur la lixiviation. ¾ La quantité de rapport (R=L/S = 10) ¾ Utilisation de l’eau déminéralisée et de robinet. Remarque : A cause de la manque de quantité du échantillon IV on à utilise R= 10mL/ 1g. Avec les autres on à utilise R= 100mL/10g. V. DETERMINATION SEMIQUANTITATIVE DES METAUX V. 0 Introduction Les essais suivants on a effectue avec les échantillons de lixiviation pour différents quantités de rapport. Pour l’essai de lixiviation d’agitation (24h) on a effectue les essais détermination du Fer et la détermination du Arsenic. Ces essais l’objectif est savoir semiquantitativement les métaux sont dans les échantillons. Remarque : les échantillons de l’essai lixiviation selon la quantité de rapport on n’est pas passe pour l’analyse ICP. V.1 Le fer V.1.1Objet Détermination semiquantitative du fer avec Quantofix. V.1.2 Contenu ¾ 1 boîte en aluminium avec 100 languettes ¾ 1 flacon de Fer-1 ¾ 1 récipient gradué avec graduation de 5ml ¾ 1 petite cuillérée de mesure V.1.3 Mode d’emploi 1. Rincer le récipient gradué avec l’échantillon à analyser (pH 1-7) et le remplir jusqu'à la graduation de 5ml. 2. Ajouter 1 cuillère de mesure de Fer-1 et agiter légèrement. 3. A chaque usage, ne prélever que le nombre nécessaire de languettes de la boîte. Après prélèvement, fermer immédiatement la boîte. Ne pas toucher la zone de test avec les doigts. 4. Immerger brièvement la languette dans la solution à analyser et comparer, après 20 secondes, la zone de test avec l’échelle de couleurs. En présence d’ions de fer, la zone de test se décolore en bleu. Pour déterminer le fer (II) à côté du fer (III), immerger la languette directement dans la solution acide (sans addition de Fer-1). Interférences Le cobalt en concentration supérieur à 50mg/l provoque une coloration jaunebrune, laquelle peut être éliminée par chauffage avec du dithionite de sodium. Les hexacyanoferrates échappent à la mesure et doivent être décomposés avant la détermination avec de l’acide sulfurique concentré. Conservation Conserver les languettes à l’abri de la lumière solaire et de l’humidité. Conserver dans un endroit frais et sec. V.1.4 Résultats 0 mg/l Fe 2+ 2 5 10 25 50 100 Figure 16. Échelle chromatique Fer. V.2 L’Arsenic V.2.1 Objet Détermination semiquantitative de l’arsenic avec quantofix. V.2.2 Contenu ¾ 1 boîte d’aluminium avec 100 bâtonnets de test ¾ 1 cuvette de réaction ¾ 1 seringue de 5ml ¾ 2 bouteilles d’arsenic-1 ¾ 2 bouteilles d’arsenic-2 V.2.3 Mode d’emploi 1. Remplir une cuvette de réaction avec une solution de test à l’aide d’une seringue de 5ml. 2. Ajouter une cuillérée d’arsenic-1, puis agiter. 3. Ajouter une cuillérée d’arsenic-2. 4. Ne prélever uniquement que le nombre de bâtonnets de test nécessaires. Refermer en suite immédiatement la boîte d’aluminium. Ne pas toucher la surface de test avec les doigts. 5. Introduire de 2 cm la surface du bâtonnet de test dans la cuvette de réaction, puis fixer le bâtonnet avec le couvercle (voir croquis XX). 6. Agiter 3 fois l’échantillon pendant le période de réaction de 20 minutes. Veiller, au cours de cette opération, que la surface de test ne vienne pas directement en contact avec l’échantillon. 7. Après 20 minutes, prolonger pendant 2 secondes la surface de test du bâtonnet dans l’eau, secouer l’excédent de fluide, puis comparer avec l’échelle chromatique. Remarque de danger A chaque usage, ne prélever que le nombre nécessaire de languettes de la boîte. Après prélèvement, fermer immédiatement la boîte. . Ne pas toucher la zone de test avec les doigts. Immerger la languette pendant 5 secondes dans la solution à analyser, secouer le liquide en excès et comparer après 30 secondes avec l’échelle de couleur. Interférences : En présence de les bases fortes ou d’autres substances consommant les acides, le résultat sera erroné. Conservation : Conserver les languettes à l’abri de la lumière solaire et de l’humidité. Conserver dans un endroit frais et sec. V.4.3 Résultats 20ºd 3ºd 10ºd 15ºd 6ºd 0ºd 1ºd = 17,8 mg/CaCO3 Figure 20. Échelle de couler dureté carbonatée. VI. ANALYSE ICP (Inductively coupled plasma) VI.0 Introduction Certaines définitions : ¾ Plasma : Gaz dont une grande fraction des atomes se trouve à l’état ionisé et qui excite et ionise les atomes d’un échantillon introduit dans un système ICP pour être analysé. ¾ Nébuliseur : Dispositif qui transforme un échantillon liquide en un aérosol. ¾ Solution blanche d’essai : Solution préparée de la même manière que la solution échantillon mais ne contenant pas le ou les éléments à déterminer. ¾ Solution étalon de référence : Solution de concentration connue avec exactitude du ou des éléments d’intérêt, utilisée pour essayer et étalonner un instrument. Cet étalon est très important. Le Tableau suivant donne les valeurs des limites de détection ainsi que des limites supérieures de concentration à une longueur d’onde appropriée pour les éléments importants dans l’analyse des polluants de l’eau. Pour la préparation des solutions étalons de référence doivent être achetée ou préparée à partir d’éléments de très haute pureté ou à partir de leurs sels. Ces solutions doivent être préparées en utilisant de l’acide chlorhydrique ou nitrique de très haute pureté, comme approprié, avec une concentration en acide suffisante pour produire une solution stable de l’élément concerné. ¾ Limite de détection : Concentration d’un élément qui permet d’obtenir un signal de sortie équivalant à trois fois l’écart type de la moyenne du signal de sortie pour une solution blanche. C’est la quantité minimale mesurée avant de pouvoir conclure qu’un élément a été détecté. ¾ Étendue linéaire : Étendue des concentrations pour lesquelles le signal de sortie de l’instrument est, dans des limites spécifiées, directement proportionnel à la concentration de l’élément mesuré. VI.1 Objet Détermination multiéléments rapide d’un grand nombre d’éléments dans des échantillons d’eaux potables, de surface, souterraines ou salines ainsi que d’eaux résiduelles domestiques et industrielles etc. VI.2 L’Appareil La Figure 22 donne le schéma d’un système ICP. Un système ICP se compose des principaux éléments suivants: (a) des dispositifs de commande du débit de gaz pour des sources porteuse, auxiliaire et refroidissant d’argon, (b) un dispositif d’introduction de l’échantillon, (c) une torche, (d) un générateur de radio-fréquences (r.f.), (e) l’optique de transfert et un spectromètre, (f) un ou plusieurs détecteurs, (g) un système de traitement des données. Figure 22. Schéma d’un système ICP VI.3 Fonctionnement Le processus de mesure est le suivant. ¾ Laisser chauffer l’instrument et procéder à tous les réglages nécessaires conformément aux spécifications du constructeur avant de commencer l’analyse. ¾ Étalonner l’instrument en utilisant les solutions blanches d’essai ainsi que les solutions étalons de référence. ¾ On introduit une solution échantillon dans un nébuliseur qui convertit une fraction de l’échantillon en un aérosol. ¾ L’échantillon est ensuite transporté par un flux d’argon dans un plasma d’argon à une température comprise entre 6 000 °C et 8 000 °C. ¾ Les éléments de l’échantillon sont convertis dans le plasma en atomes excités et en ions qui émettent des longueurs d’ondes caractéristiques des radiations. ¾ Les photons émis par ce procédé sont focalisés par l’optique de transfert dans un spectromètre que sépare la lumière en ses longueurs d’ondes. ¾ Le détecteur transforme l’intensité de radiation d’une longueur d’onde spécifique en un signal électrique qui permet de déterminer la concentration de l’élément. ¾ Les signaux de sortie du ou des détecteurs sont enregistrés par un système de traitement des données pour analyse depuis. VII. CONCLUSION FINALE Pour cette conclusion il y a deux choses qu’on peut dire. La premier c’est pour des essais ont fait avec le sable gris et blanc ¾ Le sable gris est le causant du pH acide du ruisseau ¾ Présence de bactéries aérobies ¾ Influence de la taille des particules ¾ Influence de la relation L/S La deuxième c’est pour l’essai des precipitats. ¾ Le séchage ne parait pas approprier pour éviter la lixiviation Des analyses quantitatives et semiquantitatives sont seulement que les bandelettes permettent une estimation, si on veux une analyse plus précise il faut un méthode quantitative.