Utilisation d'une microbalance à quartz à surface pré-entartrée ultrasensible pour l'étude de l'entartrage

1. ContexteLe dépôt de tartre est un problème courant dans les installations industrielles, ce qui crée des problèmes techniques comme la dégradation des transferts de chaleur et la diminution du débit dû à une obstruction des canalisations. Par conséquent, le développement d’une méthode appropriée basée sur l’utilisation d’un capteur in situ pour évaluer et prédire le potentiel d’entartrage de l'eau est un axe de recherche majeur. Un tel capteur pourrait notamment permettre l'optimisation de traitements antitartres.2. Méthodologie employéeDes eaux synthétiques carboniquement pures (ne contenant que des ions Ca2+ et HCO32-) et naturelles (eau de Salvetat®) ont été utilisées dans cette étude. Ces solutions ont été préalablement amenées à un coefficient de sursaturation prédéterminé, par dégazage contrôlé du CO2 sous agitation mécanique. Une microbalance à cristal de quartz avec une surface d'électrode pré-calcifiée (SQCM) a été utilisée pour mesurer la masse de carbonate de calcium déposée sur cette dite surface constituée de calcite pure (Fig. 1). 3. Principaux résultats de l’étudeLe montage SQCM (Fig. 1) a été testé avec différents échantillons d'eau à des valeurs de sursaturation fixées. La prédiction du potentiel d’entartrage, d’une eau d’un circuit quelconque, est possible grâce à la relation que l’on peut établir entre la vitesse d’entartrage VS (en µg.cm–2.min–1) sur cette surface pré-calcifiée et le coefficient de sursaturation Fig.2. La cinétique du dépôt de carbonate de calcium sur la surface SQCM pré-calcifiée s'est révélée être nettement plus lente pour l'eau naturelle que pour l'eau synthétique (pour une même concentration en ions calcium et en hydrogénocarbonate). La valeur de l'énergie d'activation pour le dépôt de tartre dans l'eau synthétique a été évaluée pour la première fois à 22 kJ.mol-1. Cette valeur peut être liée à la diffusion d'ions et/ou de germes de CaCO3 en solution.