Traitement
de l'eau d'un puits,
bac S Asie 2019.
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Le fer et le mangan�se sont deux �l�ments chimiques que l'on trouve fr�quemment sous forme d'ion fer(II) Fe2+ et Mn2+ dans les nappes phr�atiques.
Au del� de 300 �g / L le fer dissous ab�me les canalisations et provoque des taches de couleur rouille sur le linge.
Le mangan�se pr�sente des inconv�nients similaires lorsque sa concentration d�passe 150 �g / L.
Le but de cet exercice est d'�tudier un moyen permettant de diminuer la
concentration en ion fer (II) et mangan�se (II) de l'eau d'un puits.
Extrait d'une analyse chimique de l'eau d'un puits � 15�C.
pH : 7,2 ; conductivit� : 945 �S cm-1 ; ammonium : 2,9 mg / L ; fer (II) : 3,8 mg / L ; mangan�se (II) 1,0 mg / L ; nitrate : 7,9 mg / L.
D�ferrisation et d�manganisation d'une eau.
En injectant de l'air dans l'eau � traiter, le dioxyg�ne va oxyder les
ions fer (II) et mangan�se (II) pour former deux pr�cipit�s solides qui
seront retenus � l'aide d'un filtre.
4Fe2+aq +O2(g) +8HO-aq +2H2O(l) --> 4 Fe(OH)3(s).
2Mn2+aq +O2(g) +4HO-aq --> 2 MnO2(s) +2H2O(l).
Ces r�actions �tant tr�s lentes, un catalyseur est n�cessaire.
Les eaux � traiter doivent pr�senter des concentrations massiques tels que : tFe +2 tMn < 6 mg / L.
D'apr�s http://www.dynavive.eu/.
Questions pr�liminaires.
1. Justifier que l'eau du puits doit subir un traitement et qu'il peut se faire par cette m�thode.
M(Mn) =54,9 g / mol ; M(Fe) =55,8 g /mol. Volume molaire des gaz : VM = 24 L /mol.
Fer : 3,8 mg / L = 3800 �g /L, valeur sup�rieure � 300 �g / L.
Mangan�se : 1,0 mg / L = 1000 �g / L, valeur sup�rieure � 150 �g / L.
L'eau doit donc subir un traitement.
tFe = 3,8 mg / L ; tMn = 1,0 mg / L ; tFe +tMn = 4,8 mg / L, valeur inf�rieure � 6 mg / L.
Cette m�thode est valide.
2. Donner une valeur approch�e de la proportion en volume de dioxyg�ne dans l'air.
Le dioxyg�ne repr�sente environ 21 % de l'air en volume.
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Probl�me.
Quel doit �tre le d�bit minimal d'air ( en L h-1 ) de l'a�rateur pour que l'eau trait�e puisse alimenter un lave-linge ?
Le titre en fer doit diminuer de : 3800 -300 =3500 �g /L soit 3,5 mg / L.
3,5 / 55,8 = 6,272 10-2 mmol / L.
Quantit� de mati�re de dioxyg�ne n�cessaire pour traiter 1 L d'eau :
6,272 10-2 / 4 =1,568 10-2 mmol.
Le titre en mangan�se doit diminuer de : 1000 -150 =850 �g /L soit 0,85 mg / L.
0,85 / 54,9 = 1,548 10-2 mmol / L.
Quantit� de mati�re de dioxyg�ne n�cessaire pour traiter 1 L d'eau :
1,548 10-2 / 2 =7,74 10-3 mmol.
Quantit� totale de dioxyg�ne : 2,342 10-2 mmol pour traiter un litre d'eau.
Volume de dioxyg�ne correspondant :
2,342 10-2 x 24 =0,562 mL.
Volume d'air correpondant : 0,562 / 0,21 =2,6766 mL.
D�bit de la pompe en eau : 1 m3 / h = 1000 L / h.
D�bit minimal de l'a�rateur : 2,67 L / h ~ 3 L / h.
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