| Evaporation
Les liquides peuvent également se changer en gaz à des
températures inférieures à leur point d'ébullition.
La vaporisation d'un liquide au-dessous de son point
d'ébullition est appelée évaporation. Elle se passe à
n'importe quelle température lorsqu'un liquide est
exposé dans un espace non confiné. Cependant,
lorsque la surface est exposée dans un espace
confiné et que le liquide est en excès par rapport
à la quantité nécessaire pour saturer l'espace avec
de la vapeur, un équilibre est rapidement atteint
entre le nombre de molécules de la substance sortant
et entrant à la surface. Un changement de
température perturbe cet équilibre, par exemple, il
augmente l'activité des molécules à la surface et,
par conséquent, le taux auquel elles s'envolent.
Le mouvement thermique d'une molécule surmonte la
tension superficielle du liquide et elle s'évapore,
c'est-à-dire, son énergie cinétique excède le
travail de la fonction de cohésion à la surface. La pression exercée par la vapeur d'un liquide dans un espace confiné est appelée pression de vapeur. Elle diffère pour des substances différentes à une température donnée, mais chaque substance a une pression de vapeur spécifique pour chaque température. A son point d'ébullition, la pression de vapeur d'un liquide est égale à la pression atmosphérique. Par exemple, la pression de vapeur de l'eau, mesurée en hauteur de mercure dans un baromètre, est de 4.58 mm à 0°C et de 760 mm à 100°C (son point d'ébullition).
|
|
- La concentration de la substance s'évaporant dans l'air. Si l'air a déjà une concentration élevée en substance s'évaporant, alors la substance donnée s'évaporera plus lentement.
- La concentration des autres substances dans l'air. Si l'air est déjà saturé par d'autres substances, il peut avoir une plus faible capacité d'évaporation.
- La température de la substance. Si la substance est plus chaude alors, l'évaporation sera plus rapide.
- Le débit dans l'air. C'est en partie lié aux points de concentration ci-dessus. Si l'air frais se déplace tout le temps au-dessus de la substance alors, la concentration de la substance dans l'air est moins susceptible de s'élever avec le temps.
- Les forces intermoléculaires. Plus les forces intermoléculaires sont élevées, plus l'énergie doit être importante pour permettre l'évaporation.
Evaporateurs
Les unités d'évaporation (ou évaporateurs) utilisent le
principe de l'évaporation pour le traitement de l'eau de
procès, l'eau usée... Les liquides typiques traités sont
les rejets aqueux avec des polluants organiques ou
inorganiques ayant une concentration non supérieure à 100 g/L.
Les différents types d'évaporateurs peuvent résoudre
différents problèmes de traitement de l'eau avec des
performances variées.
La capacité productive varie de 0.15 à 60 tonnes/jour et
tous les modèles peuvent
concentrer l'eau usée en atteignant aisément un concentrat
à 30% de TDS, avec une faible consommation énergétique.
Les évaporateurs peuvent également traiter les liquides pré-concentrés ou entartrant, ou les acides concentrés et les liquides extrêmement corrosifs. Ils utilisent des pompes à chaleur, l'eau chaude ou la vapeur, ou le système Mechanical Vapor Recompression (MVR), avec une circulation naturelle ou forcée.
Quelques exemples d'applications d'évaporateur concerna la séparation de l'eau depuis:
|
||||
Ci-dessous, vous pouvez trouver quelques images d'évaporateurs:
|
|
Exemples d'application
Décharge nulle dans la production de poly-chlorite d'aluminium
Motivé par les autorités environnementales et par des
dispositions financières élevées, une compagnie
espagnole, localisée dans un secteur industriel près de
Barcelone, développa en 2001 une unité (voir Fig. 1)
désignée pour traiter les acides élués de leurs résines
employées pour traiter l'eau usagée de leur chaîne de
production.
Le but de l'unité était de récupérer l'aluminium dissous
dans l'eau usée venant des plaques offset.
Un an après le démarrage, les résultats analytiques ont confirmé les espérances initiales du produit final - une solution de densité constante comme exigée par le marché pour les produits chimiques pour le traitement de l'eau. Le distillat recyclé pour la production des bains de régénération ont permis d'avoir une permission locale pour l'expansion de la production depuis qu'une décharge nulle fut obtenue.
Traitement par l'évaporation à vide de l'eau usagée de procédé de gravure
Dans le procédé de
rotogravure, les éléments d'impression sont gravés dans
un cylindre à rainures. Alors, le cylindre
est émergé dans l'encre, qui remplit le cylindre gravé,
pour transférer, plus tard, le dessin directement sur le
papier.
Le cylindre a généralement un corps en fer et, avant la
gravure, est nickelé, électrolitiquement cuivré et
rectifié. Ainsi, le cylindre est sujet à la gravure et
au chromage avant d'être placé sur la presse rotative.
La gravure se produit en exposant la surface du
cylindre, sur laquelle une gélatine photosensible à été
étalée, à un rayon laser. Le laser brûle la gélatine et
crée la rainure, qui sera alors soumise à l'action
corrosive d'une solution de chlorure ferrique.
C'est la phase la plus importante du procédé. Dès que
c'est terminé, le cylindre est nettoyé afin d'éliminer
les traces de chlorure ferrique et de la gélatine
excédante, sec ou chromé.
Les eaux usées produites lors de ce
procédé sont divisées en 4 flots:
les eaux de rinçage du nickelage, du cuivrage, de la
gravure et du chromage. Toutes ces eaux usées sont des
solutions aqueuses avec un pH acide, un COD supérieur à 8000 ppm
et une teneur élevée en métaux lourds (nickel, chrome, cuivre
et autres espèces chimiques comme les chlorures et les
sulfates).
En particulier, l'eau de gravure a un COD supérieur à 1500 ppm,
un pH acide inférieur à 1.5, une teneur élevée en fer et
en chlorure et une conductivité supérieure à 80000 µS/cm,
un index de salinité élevé. Les concentrations en fer et
en chlorures, provenant du chlorure ferrique, utilisé
dans la gravure est critique pour ce type d'eau usée.
Une concentration élevée en métaux lourds et
spécialement des teneurs élevées en chlorure ont rendu
les techniques anti-polluantes traditionnelles
infructueuses.
Dans le procédé de traitement, les quatre flots sont
stockés dans un réservoir afin de les homogénéiser.
Ainsi, les eaux usées sont soumises à un ajustement de
pH,
par addition de soude caustique à 30%, afin de
neutraliser une partie de l'acidité et d'atteindre un pH
de 5.5.
L'évaporation se produit au moyen de deux pompes à
chaleur des évaporateurs.
Ces évaporateurs produisent deux flots: un
distillat, produit continuellement, et un concentrat,
déchargé automatiquement de manière discontinue.
Le rendement de distillation est d'environ 90%. Le
distillat est recyclé dans le procédé.
Le concentrat, stocké dans un réservoir adapté, est
débarrassé selon les règlements en vigueur.
Cette unité est capable de traiter 4200 m3/an
d'eaux usées.