Appréciation du caractère entartrant d'une eau à l'aide d'un essai de précipitation

Assessment of the scaling nature of a water by a precipitation test

¹ Ecole Supérieure des Sciences Appliquées pour l'Ingénieur de Mulhouse, 12 rue des Frères Lumière, 68093 Mulhouse Cedex
² Centre Scientifique et Technique du Bâtiment, B.P. 02, 77421 Marne la Vallée Cedex 2

Résumé

L'effet des appareils antitartres faisant appel à une grandeur physique est difficile à apprécier car ce type d'appareil n'introduit pas de modification de la composition chimique de l'eau. Un essai de laboratoire est proposé, basé sur la filtration à 0,2 µm d'une eau ayant subi un dégazage accéléré. Le bilan entre la quantité de carbonate de calcium dosée dans l'eau de départ, celle dosée dans le filtrat et celle recueillie sur le filtre permet d'accéder à celle déposée sur les parois du récipient. Des différences de comportement sont ainsi trouvées entre les eaux de référence ainsi qu'entre une eau naturelle avant et après traitement. Ces informations sont complétées par des mesures faites en faisant varier la température de l'eau, par des mesures de répartition de particules et par comparaison avec les mesures de pH du test de Précipitation Contrôlée Rapide. En faisant varier le champ magnétique de l'agitateur, il est montré que celui-ci n'a pas d'influence sur la précipitation lors du dégazage. En comparant le dégazage par agitateur et le dégazage par bullage d'azote, il est montré que le frottement du barreau magnétique sur les parois du récipient est un paramètre sensible et reproductible dans la formation du carbonate de calcium précipité au sein de l'eau.

Abstract

Water conveying systems very often present scaling phenomena. These phenomena are more or less severe and can lead to disfunctions concerning heat exchangers, taps or shower heads. In order to prevent such phenomena, devices like ion exchangers are used. The efficiency of such devices is easy to assess by measuring the ions concentration in water. More recently, devices based on the effect of magnetism, electromagnetism or electrochemistry have appeared. Demonstrating their efficiency is difficult, because they do not induce changes in chemical composition of water and this efficiency depends on the device itself, the type of installation where they are mounted on and the functioning scheme.

We present here a method based on a precipitation test that gives us a result of the different forms of calcium carbonate obtained during the evolution of a given water.

The principle of the test is based on the measurement of calcium carbonate mass precipitated within water, using a filter with a porosity of 0,2 µm, and after accelerated gaz extraction. A total balance is obtained by dosing calcium carbonate in the original water and in the filtrate. Calcium carbonate deposited on vessel walls is calculated. Further information is obtained by particle size measurement and by comparison with the fast controlled precipitation test based on pH measurements.

Waters used for the test are Evian's and Contrexeville's. An example of the methods applicability is given by comparing a natural water with the same water conditioned by a water physical treatment device.

Two types of gaz extraction are used : the first one based on water stirring using a magnetic bar and the second one based on nitrogen bubbling in the water. Furthermore, the influence of magnetic field is studied, using two different stirring devices. These experiments show the non influence of magnetic field and a difference in results obtained by bubbling and stirring. It is shown that the magnetic bar friction on the vessel bottom is important for the calcium carbonate precipitation inside water and that this phenomenon is very sensitive and reproducible. Increasing the temperature increases the quantity of calcium carbonate fixed on the vessel's walls.

As conclusion, the precipitation test here presented shows a difference in behaviour between different reference waters and between conditioned and non conditioned water.