{"id":334,"date":"2022-07-01T08:52:04","date_gmt":"2022-07-01T08:52:04","guid":{"rendered":"http:\/\/adoucisseuraquasain.fr\/blog\/?p=334"},"modified":"2024-05-03T09:51:24","modified_gmt":"2024-05-03T09:51:24","slug":"role-zinc-formation-calcaire","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/adoucisseuraquasain.fr\/blog\/role-zinc-formation-calcaire\/","title":{"rendered":"Le r\u00f4le du Zinc dans la formation du calcaire"},"content":{"rendered":"\r\n<p>Dans ce chapitre, nous allons montrer le comportement du calcaire quand il y a un peu de Zinc dans l\u2019eau.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>Puisque beaucoup d\u2019explications ont un lien avec la chimie, signalons que le calcaire sous ses diverses formes n\u2019est rien d\u2019autre que le Carbonate de Calcium, c\u2019est-\u00e0-dire CaCO<sub>3<\/sub>.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>Commen\u00e7ons par parler des premiers stades de la cr\u00e9ation du Carbonate de Calcium et des facteurs g\u00e9n\u00e9raux qui ont une influence sur ces phases, car sa d\u00e9finition nous aidera \u00e0 mieux comprendre sa relation avec le Zinc:<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<ul class=\"wp-block-list\">\r\n<li>On appelle \u00ab\u00a0p\u00e9riode d\u2019induction\u00a0\u00bb le d\u00e9lai allant de la cr\u00e9ation de la premi\u00e8re mol\u00e9cule de Carbonate de Calcium jusqu\u2019\u00e0 la formation des premiers noyaux.<\/li>\r\n<li>Ensuite a lieu la \u00ab\u00a0nucl\u00e9ation\u00a0\u00bb, c&rsquo;est \u00e0 dire la croissance de tous ces petits noyaux, puis enfin.<\/li>\r\n<li>La \u00ab\u00a0croissance cristalline\u00a0\u00bb lorsque les noyaux commencent \u00e0 \u00eatre plus grands.<\/li>\r\n<\/ul>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>Ces trois phases sont tr\u00e8s importantes car elles d\u00e9finissent la force et la duret\u00e9 de chaque couche. Par cons\u00e9quent, selon les conditions initiales dans lesquelles se trouve l\u2019eau, on obtiendra un r\u00e9sultat ou un autre.<\/p>\r\n\r\n\r\n<div class=\"wp-block-image\">\r\n<figure class=\"aligncenter size-full\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"800\" height=\"296\" class=\"wp-image-404\" src=\"http:\/\/adoucisseuraquasain.fr\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/05\/calcita-y-aragonita.png\" alt=\"\" srcset=\"https:\/\/adoucisseuraquasain.fr\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/05\/calcita-y-aragonita.png 800w, https:\/\/adoucisseuraquasain.fr\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/05\/calcita-y-aragonita-300x111.png 300w, https:\/\/adoucisseuraquasain.fr\/blog\/wp-content\/uploads\/2022\/05\/calcita-y-aragonita-768x284.png 768w\" sizes=\"auto, (max-width: 800px) 100vw, 800px\" \/><\/figure>\r\n<\/div>\r\n\r\n\r\n<p>\u00c0 continuation d\u00e9crivons les param\u00e8tres qui ont une influence sur cette cr\u00e9ation, par ordre d\u2019importance:<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>1) Teneur en Calcium: c\u2019est le plus important de tous les param\u00e8tres, de sorte que plus la teneur en Calcium est \u00e9lev\u00e9e et plus la quantit\u00e9 de tartre est grande.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>Toutefois, la quantit\u00e9 finale de Carbonate de Calcium sera limit\u00e9e par la quantit\u00e9 de Bicarbonates, mol\u00e9cule qui se lie au Calcium. Donc, plus la duret\u00e9 temporaire est importante (et non la duret\u00e9 totale, voir le blog\u00a0<a href=\"https:\/\/adoucisseuraquasain.fr\/blog\/durete-de-l-eau-comment-se-mesure-relation-incrustations-de-calcaire\/\">Qu\u2019est-ce que la duret\u00e9 de l\u2019eau?)<\/a>\u00a0et plus le niveau de saturation et la quantit\u00e9 de tartre seront importants.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p class=\"has-text-align-center\"><strong>Ca<sup>2+<\/sup>\u00a0+ 2HCO<sub>3<\/sub><sup>\u2013<\/sup>\u00a0&lt;=&gt; CaCO<sub>3<\/sub>\u00a0+ CO<sub>2<\/sub>\u00a0+ H<sub>2<\/sub>O<\/strong><\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>2) pH: l\u2019effet du pH est plus important que la temp\u00e9rature. Des exp\u00e9riences ont montr\u00e9 (1) que l\u2019augmentation de pH de 7 \u00e0 8 g\u00e9n\u00e8re cinq fois plus d\u2019incrustations qu\u2019un changement de temp\u00e9rature de 70 \u00b0C dans des \u00e9chantillons de duret\u00e9 \u00e9gale.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>En outre, les solutions fortement alcalines sont plus sujettes \u00e0 la formation de cristaux d\u2019aragonite que de calcite (2).<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>3) La temp\u00e9rature: plus la temp\u00e9rature est \u00e9lev\u00e9e, et plus il s\u2019\u00e9chappe de CO2, cr\u00e9ant par cons\u00e9quent plus d\u2019encrassement du fait d\u2019un d\u00e9s\u00e9quilibre dans la r\u00e9action ci-dessus. A des temp\u00e9ratures plus \u00e9lev\u00e9es, la p\u00e9riode d\u2019induction est raccourcie.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>Donc, pour pr\u00e9cipiter \u00e0 basse temp\u00e9rature le CaCO<sub>3<\/sub>\u00a0a besoin: soit d\u2019un pH \u00e9lev\u00e9 soit d\u2019une forte teneur en Calcium (ou les deux simultan\u00e9ment).<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>Mais la temp\u00e9rature est \u00e9galement importante pour d\u2019autres raisons. Normalement la premi\u00e8re \u00e9tape de cristallisation commence avec l\u2019aragonite, en particulier \u00e0 des temp\u00e9ratures \u00e9lev\u00e9es, et elle recristallise ensuite sous forme de calcite.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>Ainsi, en dessous de 50 \u00baC \u2013 60 \u00baC la calcite est le cristal le plus stable thermodynamiquement. Au-dessus de cette limite, l\u2019aragonite sera le cristal qui se formera et c\u2019est dans cette marge que les deux cristaux peuvent \u00eatre\u00a0 pr\u00e9sents (3).<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>Ainsi des tests de courte dur\u00e9e \u00e0 haute temp\u00e9rature ont montr\u00e9 dans les r\u00e9sistances des chaudi\u00e8res la pr\u00e9sence de d\u00e9p\u00f4ts d\u2019aragonite (4).<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>4) Vitesse de l\u2019eau: il a \u00e9t\u00e9 d\u00e9montr\u00e9 que les d\u00e9p\u00f4ts se r\u00e9duisent \u00e0 mesure que la vitesse de l\u2019eau est r\u00e9duite (5). La logique de ce qui pr\u00e9c\u00e8de peut \u00e9galement mener \u00e0 penser que plus la vitesse de l\u2019eau est \u00e9lev\u00e9e, plus les incrustations de calcium seront importantes.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>5) Qualit\u00e9 de l\u2019eau: la pr\u00e9sence d\u2019impuret\u00e9s organiques et inorganiques peut influencer de mani\u00e8re significative le processus de croissance des cristaux (6).<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>Les impuret\u00e9s contenant les ions Fe<sup>2+<\/sup>, Mg<sup>2+<\/sup>, Ni<sup>2+<\/sup>, Co<sup>2+<\/sup>, Zn<sup>2+<\/sup>, Cu<sup>2+<\/sup>\u00a0favorisent la formation d\u2019aragonite lorsque les conditions sont favorables \u00e0 la calcite. En outre, il existe une augmentation de la p\u00e9riode d\u2019induction.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>Les impuret\u00e9s avec Mn<sup>2+<\/sup>, Cd<sup>2+<\/sup>, Sr<sup>2+<\/sup>, Ba<sup>2+<\/sup> et Pb<sup>2+<\/sup> favorisent la pr\u00e9sence de la calcite.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>L\u2019opinion g\u00e9n\u00e9rale est que la pr\u00e9sence de particules dans la pr\u00e9cipitation du Carbonate de Calcium affaiblit la structure d\u2019incrustation (7). On a \u00e9galement constat\u00e9 qu\u2019en raison de la pr\u00e9sence de certaines impuret\u00e9s dans l\u2019eau, l\u2019aragonite peut \u00eatre stable et retarder la nucl\u00e9ation du Carbonate de Calcium \u00e0 temp\u00e9rature ambiante (8).<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>Enfin, nous voudrions attirer l\u2019attention sur les eaux naturelles et de synth\u00e8se normalement utilis\u00e9es dans les laboratoires pour l\u2019exp\u00e9rimentation, car les diff\u00e9rences entre les deux sont tr\u00e8s frappantes. Les eaux naturelles sont plus r\u00e9sistantes \u00e0 la pr\u00e9cipitation du Carbonate de Calcium et, pour la m\u00eame duret\u00e9 et une temp\u00e9rature de 70 \u00b0C, l\u2019eau naturelle peut g\u00e9n\u00e9rer jusqu\u2019\u00e0 40 % moins d\u2019encrassement.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>6) Mat\u00e9riaux des tuyauteries: la force d\u2019adh\u00e9rence des incrustations \u00e0 n\u2019importe quel mat\u00e9riau d\u00e9pend du degr\u00e9 de rugosit\u00e9 de sa surface. Citons donc du plus au moins rugueux: le cuivre, l\u2019aluminium, l\u2019acier galvanis\u00e9, le laiton, l\u2019acier inoxydable\u2026 (9).<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>Avant de commencer \u00e0 parler du Zinc, la premi\u00e8re chose \u00e0 noter est qu\u2019il s\u2019agit du meilleur min\u00e9ral parmi tout ceux naturellement pr\u00e9sents dans l\u2019eau pour \u00e9viter l\u2019encrassement. Il a aussi \u00e9t\u00e9 v\u00e9rifi\u00e9 que sa dissolution \u00e9lectrolytique ayant comme cathode du Cuivre a de biens meilleurs r\u00e9sultats que s\u2019il est dissout chimiquement (10).<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>Les effets seraient:<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p><strong>A) P\u00e9riode d\u2019induction<\/strong><\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>Le Zinc la ralentit d\u2019autant plus que sa quantit\u00e9 par rapport \u00e0 la quantit\u00e9 de Calcium pr\u00e9sent dans l\u2019eau est importante. Cet effet commence \u00e0 se faire sentir au-dessus de 0,06\u00d710-3 Zn\/Ca (11), c\u2019est-\u00e0-dire, si nous avons 100 mg\/l de Calcium, nous aurons besoin d\u2019au moins 0,006 mg\/l de Zinc pour appr\u00e9cier un effet.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>En outre la pr\u00e9cipitation du Carbonate de Calcium commence \u00e0 un pH plus \u00e9lev\u00e9 en pr\u00e9sence de Zinc.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>Avant de passer \u00e0 la nucl\u00e9ation, on ne peut pas n\u00e9gliger un autre ph\u00e9nom\u00e8ne: l\u2019inhibition, la pr\u00e9sence de Zinc bloque la cr\u00e9ation de Carbonate de Calcium. Il a \u00e9t\u00e9 enregistr\u00e9 jusqu\u2019\u00e0 80 % d\u2019inhibition avec des teneurs en Zinc \u00e9lev\u00e9es et des temp\u00e9ratures d\u2019environ 40 \u00b0C (12).<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p><strong>B) La nucl\u00e9ation:<\/strong><\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>\u00c9tant donn\u00e9 que le Zinc pr\u00e9cipite de pr\u00e9f\u00e9rence sous forme de Carbonate de Zinc (environ 40 % du total), cristaux tr\u00e8s semblables \u00e0 la calcite, il bloque leur croissance et provoque que le Carbonate de Calcium pr\u00e9cipite sous forme d\u2019aragonite.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p><strong>C) Croissance du cristal:<\/strong><\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>Le Zinc provoque une croissance plus lente des cristaux.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>Notez que selon le rapport Zn\/Ca que l\u2019on aura on obtiendra le taux de conversion de cristaux de calcite en aragonite. Ne pas oublier que pour le r\u00e9sultat final du pourcentage d\u2019inhibition et de conversion des cristaux, les param\u00e8tres chimiques pr\u00e9alablement mentionn\u00e9s, am\u00e9lioreront ou aggraveront le r\u00e9sultat final.<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>En r\u00e9sum\u00e9, nous pouvons dire que pour une eau naturelle conforme \u00e0 la l\u00e9gislation de l\u2019eau potable, avec une duret\u00e9 totale allant jusqu\u2019\u00e0 45 \u00b0f et des temp\u00e9ratures autour de 80 \u00b0C, les adoucisseurs inhibiteurs de calcaire \u00e9lectrolytiques de Zinc ont les r\u00e9sultats suivants:<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<ol class=\"wp-block-list\">\r\n<li>Inhibition de la formation de calcaire d\u2019environ 20 % \u2013 30 %.<\/li>\r\n<li>Pour les 80% -70% restant des d\u00e9p\u00f4ts calcaires, le cristal qui se forme sera principalement l&rsquo;aragonite (environ 80% -90%), cristal non incrustant entra\u00een\u00e9 par le courant vers l&rsquo;\u00e9vacuation des eaux.<\/li>\r\n<\/ol>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>Ces r\u00e9sultats pourront \u00eatre am\u00e9lior\u00e9s en ayant: une teneur en Calcium inf\u00e9rieure, un pH bas, une temp\u00e9rature basse et \/ ou de courte dur\u00e9e, des passages de l\u2019eau \u00e0 basse vitesse et une conductivit\u00e9 ou la pr\u00e9sence \u00e9lev\u00e9e de min\u00e9raux.<\/p>\r\n\r\n\r\n<hr class=\"wp-block-separator has-css-opacity\" \/>\r\n\r\n\r\n<p>(2) Kitamura et al., 2002<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>(3) Coetzee et al., 2006<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>(4) Andritsos et al., 1997<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>(5) M\u00fcller-Steinhagen, 2000<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>(6) Gabrielli et al., 1999<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>(7) Andritsos et Karabelas, 2.003<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>(8) S\u00f6hnel et Mullin, 1982<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>(9) Keysar et al., 1994<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>(10) MacAdam et Parsons 2004<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>(11) Coetzee et al., 1996<\/p>\r\n\r\n\r\n\r\n<p>(12) Meyer 1984<\/p>\r\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Dans ce chapitre, nous allons montrer le comportement du calcaire quand il y a un peu de Zinc dans l\u2019eau. 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