M. GAUTHIERRIME S.A.
L'entartrage est un phénomène très couramment rencontré lorsqu'une paroi (métallique ou non) se trouve en contact avec une eau incrustante ; à la base de tous ces tartres, on trouve en général le carbonate de calcium sous sa forme cristalline, où l'on distingue principalement la calcite et l’aragonite.
Les équilibres calco-carboniques de l'eau
Dans une eau naturelle, CO₂ dissous, anions HCO₃⁻, CO₃²⁻ et OH⁻, cations Ca²⁺ et H⁺ sont reliés par des réactions qui définissent les équilibres calco-carboniques de l'eau, les autres ions et la température n'intervenant qu’indirectement. L’eau est alors agressive (pouvant dissoudre le CaCO₃), à l’équilibre, ou calcifiante (susceptible de libérer le CaCO₃ à l'état solide) et c'est dans ce dernier cas lorsqu’une eau est incrustante que des dépôts de tartre se produisent. La courbe d'équilibre calco-carbonique (méthode Legrand-Poirier), qui ne peut être obtenue qu’après analyse complète d’un échantillon, indique avec précision si l'eau considérée est calcifiante ; cette détermination ne peut être réalisée que sur le site, dans les conditions d'utilisation, en tenant compte de la température, et surtout du CO₂ dissous au point d’analyse.
Il faut observer qu'une eau peut être agressive à froid et devenir calcifiante à une température plus élevée...
Composition chimique de l’interface paroi-eau
Elle est très importante et l'on peut relever des incrustations locales de tartre sur des parois au voisinage d'un changement de métaux (entre deux canalisations bout à bout) ce qui provoque un couple électrochimique d'où résultent un point d’entartrage et un point de corrosion ; d’autre part, lorsque les surfaces sont portées à des potentiels négatifs, des réactions de réduction des protons H⁺ et de l’oxygène se produisent au contact du métal et il en résulte une alcalinisation de l'interface métal-eau ; la réaction HCO₃⁻ + OH⁻ → CO₃²⁻ + H₂O se trouve alors favorisée, l'équilibre calco-carbonique est déplacé et l’augmentation de la teneur en CO₃²⁻ favorise la formation de CaCO₃ solide selon la réaction :
CO₃²⁻ + Ca²⁺ → CaCO₃
Si ce processus électrochimique se produit on constate une incrustation.
Les matières en suspension dans l'eau
Désignées sous le vocable général de colloïdes, ces matières qui possèdent en général une charge négative, sont repoussées par les surfaces métalliques, elles-mêmes chargées négativement ; elles n’interviennent donc pas dans les réactions qui conduisent à l'incrustation. Au contraire, si l'eau contient des suspensions chargées positivement, celles-ci sont attirées par les surfaces négatives et s’adsorbent sur le métal, en perturbant les réactions d’oxydation ou de réduction. Mieux, s'il s'agit de particules positives de CaCO₃, il y a inhibition du phénomène d'incrustation avec activation du phénomène de précipitation (théorie élaborée par l’ENSAM de Paris sous la direction de MM. J. Ledion et A. Leduigou, auteurs de nombreux ouvrages sur les phénomènes d’entartrage et d’électro-déposition du carbonate de calcium).
Les appareils antitartres électroniques
Ces appareils comportent deux électrodes immergées dans le débit d'eau incrustante à traiter ; un signal électrique du type à impulsions périodiques est appliqué à leurs bornes. Leur efficacité est directement liée au nombre de colloïdes positifs de CaCO₃ fabriqués et injectés dans la veine liquide.
La connaissance de la nature de l’eau à traiter, une installation correcte, assurant l’évacuation des courants parasites sont le gage d'un succès garanti.
Notons aussi que le procédé ne modifie pas chimiquement la composition de l'eau ou du moins pas de manière décelable par les méthodes classiques d'analyse, et n'altère nullement sa potabilité.
Un antitartre électronique est ainsi composé de deux éléments indépendants : la ou les chambres dans lesquelles l'eau subit le traitement et le coffret électronique générateur des impulsions électriques (figure 1).
La chambre de traitement
Réalisée en polypropylène injecté de forme cylindrique, elle est composée de deux parties soudées. Elle comprend les électrodes, un contacteur d'écoulement, un interrupteur à lame souple, un cordon de liaison avec le générateur (figure 2). Elle est installée suivant les dispositions de la figure 3.
Conditions de service :
- — débit minimum : 50 l/h ;
- — débit maximum en pointe : 4 000 l/h ;
- — débit maximum en continu : 2 000 l/h ;
- — pression de service : 10 bars ;
- — température maximum de l'eau dans la chambre : 55 °C (après traitement la température de l'eau est indifférente).
Le coffret électronique
Parfaitement étanche (figure 4), il est construit en PVC et a pour objet d'émettre des impulsions électriques transmises aux électrodes.
Le générateur et la cuve sont reliés entre eux par un câble à quatre conducteurs connecté à l'une des extrémités aux électrodes centrale, périphérique et à l'interrupteur à lame souple. Le détecteur de débit placé dans la chambre de traitement y assure l'émission d'impulsions dès 50 l/h et supprime celles-ci pour les débits nuls ou inférieurs à cette limite. Il est constitué d'un aimant flotteur (déplacé par le débit d'eau) lequel vient fermer un interrupteur à lames souples noyé dans un tube étanche en aluminium.
En cas de débit, le signal électrique impulsionnel est transmis à l'eau entre les deux électrodes, l'une périphérique, l'autre centrale, situées dans la chambre de traitement.
Nous avons vu plus haut que les particules vont alors s'adsorber sur les parois à protéger des dépôts incrustants, ceci temporairement jusqu'à ce que leur masse soit telle qu'elles seront entraînées par gravité dans la veine liquide, le poids de la particule devenant prédominant vis-à-vis de sa charge électrique : il y a donc précipitation. Dans la veine liquide, les particules n'étant plus en contact avec la face métallique, ne grossissent plus : c'est l'effet « antidéposition de tartre ».
D'autre part, si l'appareil est installé sur des canalisations déjà entartrées, les dépôts sont plus électronégatifs que les colloïdes positifs qu'il produit ; ils sont alors progressivement entraînés dans la veine liquide : c'est l'effet « détartrage ».
Conditions de bon fonctionnement des antitartres électroniques
Revenons à la théorie de l’entartrage : nous voyons que toute perturbation par des champs électriques de canalisations ou autres éléments à protéger peut revêtir une importance prépondérante ; pour y remédier il y a donc lieu d’éliminer tout courant de surface (courants vagabonds, électricité statique, courants de fuite divers) par une mise à la terre soignée des installations à traiter.
Il faut également assurer une production de colloïdes positifs importante et constante, d'où l’intérêt que présentent les antitartres autonettoyants, c’est-à-dire assurant la propreté constante des électrodes, afin que la génération de colloïdes positifs ne soit pas altérée par des dépôts de tartre sur l'une de celles-ci.
À cet effet, à chaque impulsion de traitement correspond une impulsion de nettoyage de la sonde centrale, ce qui assure l’autonettoyage de l'appareil. Le seul principe qui assure cette efficacité constante est trouvé dans la gamme d’appareils commercialisée par nos soins. La société Rime, à partir du procédé Clément-Daniel qu'elle a acquis en 1982, a ainsi modernisé et optimisé l’énergie de traitement à mettre en jeu, et surtout a su résoudre ce problème de l’autonettoyage, ce qui en fait la gamme de produits la plus sûre existant aujourd’hui.
Les applications
De la maison individuelle à l'industrie la plus sophistiquée, de l'immeuble collectif à la clinique, de la cantine à l’ensemble hôtelier, les applications du procédé sont pratiquement infinies.
Toutefois, il faut utiliser l’antitartre électronique en fonction de ses propres qualités, en connaissant bien ses limites : par exemple si l'eau est trop agressive à froid, les colloïdes qu'il charge positivement peuvent être inhibés et l'on n’obtiendra pas le résultat recherché. De même son efficacité peut être perturbée par la présence dans l’eau de certains micropolluants organiques susceptibles de s’adsorber sur les colloïdes de CaCO3 et d’empêcher ainsi d’agir leur fonction de germes de précipitation.
D’autre part, les tuyaux en caoutchouc (naturel ou artificiel) sont à déconseiller, même pour des raccords de faible longueur ; enfin, si l'eau véhicule des argiles ou des boues, il est judicieux de la filtrer à 25 microns afin de bloquer les plus grosses particules.
L’expérience acquise dans l'application des antitartres électroniques devient très grande et ce type d’appareil a maintenant conquis droit de cité dans la gamme des solutions à utiliser dans le traitement des eaux afin d’éviter les méfaits de l’entartrage.
