Floculation de réaction, types, applications, exemples

La floculation C'est un processus dans lequel la transformation des suspensions colloïdales se produit, stable en raison de la présence de charges à la surface de ses particules, à une condition d'instabilité qui conduit à l'agrégation et à la sédimentation des particules en suspension.

Pendant la floculation, en raison de l'agrégation, une augmentation considérable de la taille des particules, devenant macroscopique, visible à l'œil humain. Ils augmentent également leur poids, ce qui les empêche de rester en suspension, produisant leur sédimentation.

Représentation générale du processus ou de la réaction de floculation. Les particules colloïdales jaunes interagissent ou floculent puis les sédiments. Source: Gabriel Bolívar.

Une représentation de ce qui est compris par la floculation est indiquée ci-dessus. Les flocs ont tendance à montrer des formes d'échelles, et pas nécessairement à regarder. Ce processus provient soit par des agents externes, tels que l'ajout d'un agent floculant, soit par la déstabilisation abrupte des particules colloïdales.

Dans certains cas, les particules produites par la floculation flottent à la surface au lieu de sédimenter. Cela est dû à la faible densité de certaines de ces particules.

Le floculation a des applications dans l'industrie, en mesure de mentionner son utilisation dans les industries de la bière, la fabrication des aliments, la production papier, etc. De même, la floculation est utilisée dans d'autres activités telles que la purification et la conservation de l'eau.

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Réaction de floculation

État colloïdal

L'état colloïdal est composé de petites particules en suspension qui ne forment pas d'agglomérat. Ces particules ont des charges électriques à leur surface, qui développent des répulsions électrostatiques entre les particules voisines. Pour cette raison, ils ne peuvent pas se joindre initialement.

Par conséquent, ce sont ces charges électriques superficielles qui soutiennent la stabilité de l'état colloïdal et de ses particules, il n'y a donc pas de sédimentation.

Coagulation

La coagulation se produit par l'ajout de composés chimiques qui neutralisent les charges sur les particules colloïdales. Le coagulant le plus utilisé est l'alun, pour₂(SW₄)₃· 14h₂SOIT. On dit donc que les coagulants déstabilisent une particule chargée électriquement.

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L'introduction de charges électriques opposées permet aux particules de se réunir, formant les flocs submicrométriques. Ces flocs sont caractérisés par leur stabilité lorsqu'ils restent en suspension. C'est-à-dire qu'ils ne "brisent" pas "l'état colloïdal.

Floculation

La floculation a besoin que le mélange soit doux, c'est-à-dire qu'il est effectué à basse vitesse. De plus, la présence d'un floculant en polymère de poids moléculaire élevé est nécessaire. Ce floculant est disposé autour d'un ensemble de flocs submicrométriques, produisant son approche.

Les flocs se lient entre eux et augmentent leurs interactions régies par les forces de van der Waals.  De cette façon, ils perdent de l'énergie et le processus de floculation continue de progresser pour donner lieu à des flocs en vrac.

Et puis, des flocles paresseux sont ajoutés et renforcés mutuellement à la formation de macroflocs, qui sont visibles en suspension. Une fois qu'ils ont atteint la taille et le poids corrects, leur sédimentation est finalement produite.

Types de floculation

Il existe deux types de floculation: la floculation péricinétique et la floculation orthocynamique.

Floculation péricinétique

C'est celui qui se produit grâce au mouvement brownien. Ce type de floculation n'affecte que les particules de diamètre inférieures à un micron. Par conséquent, la floculation péricinétique ne se produit plus au début du processus de floculation.

Floculation orthétro

Cela se produit après une floculation péricinétique. Il est généré par le mouvement des particules dans toutes les directions et vitesses. Ayant un plus grand mouvement, la probabilité que les particules interagissent les unes avec les autres augmentent. Ces mouvements sont induits par une énergie externe à la masse de l'eau ou du solvant.

Applications

Floculation. Source: Institut des énergies renouvelables - unam / cc par -s (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 4.0)

Alors que la floculation est un phénomène qui est normalement produit dans la nature, l'homme a appris à utiliser ce processus à son avantage. Certaines de ses applications industrielles seront mentionnées ci-dessous.

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Traitement de l'eau

Des composés chimiques appelés coagulants sont ajoutés à l'eau. Ces coagulants se lient aux particules et aux composés chimiques en suspension, produisant leur agrégation et leur sédimentation ultérieure sous forme de solides appelés flocs.

Le composé chimique le plus utilisé est que le coagulant est le sulfate d'aluminium, bien que l'aluminate de sodium et le sulfate ferrique soient également utilisés à cet effet. Les flocs formés sont des sédiments, clarifiant l'eau. Cependant, en plus de la filtration et du traitement chimique pour purifier l'eau est nécessaire.

Extraction de métaux précieux

Pour obtenir des métaux précieux, il est nécessaire de les séparer des autres métaux et composés qui les contaminent. Pour cela, les précipitations sélectives en métal sont utilisées. Ce processus est généralement accompagné de la floculation et de la sédimentation des métaux souhaités, ainsi que des polluants comme cas.

Production de bière

Dans la fermentation de la bière, les cellules interviennent, comme la levure, qui forment des flocs macroscopiques. La levure présente dans ces particules, peut sédimenter ou flotter au sommet des réservoirs de fermentation, où il peut être collecté pour réutiliser un nouveau cycle de fermentation.

La floculation de la levure dépend de la concentration de calcium, nécessitant une concentration de 50 à 100 ppm. Cette floculation peut être inversée avec un agrégat de sulfate, de phosphate ou de l'agent Quelete EDTA.

Industrie du fromage

Le floculation est un indicateur de l'évolution de la formation du caillé dans les premiers stades de l'élaboration du fromage, indiquant le temps de floculation de l'établissement du caillé. Dans ce document, les micels qui se forment peuvent interagir les uns avec les autres et floccules.

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La qualité d'eau

Il y a des sols colloïdes qui lors du filtrage vers l'eau produisent sa turbidité et le phénomène de l'eutrophisation. C'est que les colloïdes sont riches en nutriments qui favorisent la croissance et la prolifération de certaines espèces animales et végétales, ce qui entrave le développement d'autres espèces.

La transformation et la floculation des colloïdes éliminent leur accès aux rivières et aux lacs. Par conséquent, cela améliore la qualité de l'eau.

Exemples de floculation

Élaboration du beurre

Le lait complet est chauffé et lors de son refroidissement, il s'accumule sur sa surface lipidique qui forment une crème. Cette crème est le produit d'un processus de coagulation et de floculation du lait. Par la suite, la crème est collectée et utilisée pour la préparation du beurre.

Production et précipitation de la neige

La floculation intervient pendant la formation et les précipitations de la neige sous forme de cristaux.

Processus de filtration

Dans les cultures d'espèces biologiques utilisées dans certaines industries, il y a la génération de particules qui pourraient entraver les filtres et le drainage des cultures. La floculation en augmentant la taille des particules, laisse des espaces à travers lesquels le liquide peut circuler.

Floculation d'asphaltène

En supposant que les asphaltènes dans les crues à l'huile ont été à l'état colloïdal, ceux-ci sont capables de flocculaire et de sédiments ou de précipité. De nombreuses études soutiennent que, en faisant varier les conditions naturelles de l'huile brute, la floculation des asphaltennes est promue, qui sédiment comme une boue brune noire. Cette "boue" ou solide représente d'innombrables problèmes pour l'industrie pétrolière.

Les références

1. Jour, r., & Underwood, un. (1965). Chimie analytique quantitative. (Fifth Ed.). Pearson Prentice Hall.
2. Wikipédia. (2020). Floculation. Récupéré de: dans.Wikipédia.org
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5. Insigne. Yolanda Andía Cárdenas. (2000). Traitement de l'eau: coagulation et floculation. [PDF]. Récupéré de: Sedapal.com.pe