Santé et sécurité environnementales

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Déliquescence : une menace silencieuse dans le traitement de l'eau et de l'environnement

Dans le domaine du traitement de l'eau et de l'environnement, la compréhension des propriétés des matériaux est cruciale. La déliquescence, la capacité d'un solide sec à absorber l'humidité de l'air et à se dissoudre, joue un rôle important dans divers processus et présente des défis uniques.

Qu'est-ce que la déliquescence ?

Imaginez laisser un bloc de sel à l'extérieur par temps humide. Vous pourriez remarquer qu'il devient humide et finit par se dissoudre en une flaque d'eau salée. C'est la déliquescence en action.

Le processus :

  • Nature hygroscopic : Les substances déliquescentes sont hautement hygroscopiques, ce qui signifie qu'elles ont une forte affinité pour les molécules d'eau.
  • Pression de vapeur : La pression de vapeur d'une substance déliquescente est inférieure à la pression partielle de la vapeur d'eau dans l'air. Cette différence de pression entraîne l'absorption de l'eau de l'atmosphère.
  • Dissolution : Au fur et à mesure que l'eau est absorbée, la substance se ramollit et finit par se dissoudre, formant une solution concentrée.

Impact sur le traitement de l'eau et de l'environnement :

  • Corrosion : Les substances déliquescentes peuvent corroder les surfaces métalliques, impactant les infrastructures et les équipements utilisés dans les installations de traitement de l'eau.
  • Réactions chimiques : La présence de substances déliquescentes dissoutes peut modifier la composition chimique de l'eau, affectant les processus de traitement et la qualité de l'eau traitée.
  • Contrôle de la poussière : Les sels déliquescents sont parfois utilisés pour le contrôle de la poussière dans diverses applications industrielles. Ils absorbent l'humidité, créant une surface humide qui réduit la génération de poussière.
  • Gestion des déchets : Les matériaux déliquescents peuvent poser des défis en matière de gestion des déchets. Ils peuvent absorber l'humidité, ce qui entraîne une augmentation du volume et des risques environnementaux potentiels.

Exemples de substances déliquescentes :

  • Chlorure de sodium (NaCl) (Sel de table)
  • Chlorure de calcium (CaCl2)
  • Hydroxyde de potassium (KOH)
  • Chlorure de magnésium (MgCl2)
  • Hydroxyde de sodium (NaOH)

Contrôle de la déliquescence :

  • Stockage : Stocker les substances déliquescentes dans des contenants hermétiques pour minimiser l'exposition à l'humidité de l'air.
  • Contrôle environnemental : Maintenir un environnement à faible humidité dans les zones de stockage et les installations de traitement.
  • Additifs : L'utilisation d'additifs qui inhibent l'absorption d'humidité peut aider à atténuer la déliquescence.

Conclusion :

La déliquescence est un phénomène qui joue un rôle important dans divers processus de traitement de l'eau et de l'environnement. La compréhension de ses propriétés et de ses impacts potentiels est essentielle pour assurer le bon fonctionnement des installations de traitement et minimiser les risques associés à ces substances. En mettant en œuvre des mesures de stockage et de contrôle appropriées, nous pouvons atténuer les défis posés par la déliquescence et garantir l'intégrité de nos ressources en eau.


Test Your Knowledge

Deliquescence Quiz

Instructions: Choose the best answer for each question.

1. What is the primary characteristic of a deliquescent substance?

a) It readily reacts with acids. b) It absorbs moisture from the air and dissolves. c) It has a high melting point. d) It is flammable.

Answer

b) It absorbs moisture from the air and dissolves.

2. Which of the following is NOT a typical example of a deliquescent substance?

a) Sodium chloride (NaCl) b) Calcium chloride (CaCl2) c) Potassium hydroxide (KOH) d) Carbon dioxide (CO2)

Answer

d) Carbon dioxide (CO2)

3. How can deliquescence impact water treatment facilities?

a) It can enhance water filtration. b) It can corrode metal equipment. c) It can increase the effectiveness of disinfection. d) It can prevent the growth of algae in reservoirs.

Answer

b) It can corrode metal equipment.

4. Which of the following is a common method for controlling deliquescence?

a) Increasing the humidity in storage areas. b) Storing deliquescent substances in open containers. c) Using additives that inhibit moisture absorption. d) Exposing deliquescent materials to direct sunlight.

Answer

c) Using additives that inhibit moisture absorption.

5. Deliquescence is used in some industrial applications for what purpose?

a) Producing fertilizers. b) Cleaning metal surfaces. c) Dust control. d) Creating artificial rain.

Answer

c) Dust control.

Deliquescence Exercise

Scenario: You are working at a water treatment plant, and you notice that the metal pipes are showing signs of corrosion. You suspect that deliquescent substances stored nearby might be contributing to the problem.

Task:

  1. Identify: List at least three possible deliquescent substances that could be stored near the water treatment plant and contribute to the corrosion.
  2. Explain: Briefly explain how these deliquescent substances can cause corrosion of metal pipes.
  3. Solution: Suggest at least two practical solutions to mitigate the corrosion problem.

Exercise Correction

**1. Identify:** * **Calcium chloride (CaCl2):** Commonly used for de-icing and dust control. * **Sodium hydroxide (NaOH):** Used in water treatment for pH adjustment. * **Magnesium chloride (MgCl2):** Often used as a de-icing agent. **2. Explain:** Deliquescent substances absorb moisture from the air and dissolve, forming concentrated solutions. When these solutions come into contact with metal surfaces, they can cause corrosion due to several factors: * **Electrochemical Reactions:** The dissolved salts can act as electrolytes, accelerating electrochemical reactions that lead to metal oxidation. * **pH Changes:** The pH of the solutions can be acidic or alkaline, further contributing to metal degradation. * **Physical Damage:** The constant presence of moisture can weaken the metal structure and promote pitting. **3. Solution:** * **Relocate Storage:** Move the deliquescent substances to a location further away from the metal pipes and ensure proper ventilation in the storage area. * **Protective Coatings:** Apply protective coatings to the pipes, such as epoxy or zinc-based coatings, to prevent direct contact with the corrosive solutions.


Books

  • Chemistry: The Central Science by Theodore L. Brown, H. Eugine LeMay Jr., and Bruce E. Bursten. This comprehensive chemistry textbook covers deliquescence in the context of solutions and colligative properties.
  • Environmental Engineering: Fundamentals, Sustainability, Design by Davis, Cornwell, and Masten. This book covers the principles of environmental engineering and the impact of deliquescent substances on water treatment.
  • Water Treatment Plant Design by AWWA (American Water Works Association). This book explores different aspects of water treatment, including the effects of deliquescent materials on plant operations.

Articles

  • Deliquescence of Inorganic Salts: A Review by A.N. Campbell and E.W.R. Steacie, Transactions of the Faraday Society, Vol. 30, pp. 564-577, 1934. This classic paper provides a thorough examination of the deliquescence phenomenon.
  • The Role of Deliquescence in Dust Control by K.D. Kringle, J. Environ. Eng., Vol. 136, No. 11, pp. 1055-1060, 2010. This article explores the use of deliquescent materials in dust control applications.
  • Deliquescence and its Effects on Salt Leaching in Concrete by A.M. Neville, ACI Materials Journal, Vol. 95, No. 6, pp. 529-537, 1998. This article examines the impact of deliquescence on concrete durability.

Online Resources


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