Floculation

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La floculation est le processus physico-chimique au cours duquel des matières en suspension dans un liquide s'agglomèrent pour former des particules plus grosses, généralement très poreuses, nommées flocs. Les flocs sédimentent généralement beaucoup plus rapidement que les particules primaires dont ils sont formés. La floculation peut avoir lieu naturellement ou peut être accélérée par l'ajout d'un floculant.

Mécanisme de la floculation[modifier | modifier le code]

Floculation cationique[modifier | modifier le code]

La plupart des matières en suspension et en particulier les argiles portent des charges négatives. Les cations en solution vont donc se lier aux argiles. Un cation bivalent va pouvoir se lier à deux argiles et ainsi les lier entre elles. Les ions portant plusieurs charges vont donc favoriser la floculation.

Au contraire, des ions monovalents ne se lieront qu'à une particule d'argile et vont en neutraliser les charges de surface. Ceci va empêcher la formation de liaison et donc empêcher la floculation  : Les ions monovalents sont donc des agents défloculants.

Floculation sur un polymère[modifier | modifier le code]

La floculation sur polymère met en œuvre deux mécanismes le premier dit d’adsorption et un second appelé réticulation Les particules vont venir s’adsorber sur un polymère chimique (floculant). Puis le polymère va s’enrouler sur lui-même créant ainsi un floc qui grâce à un volume plus important et une masse plus grande va décanter.

La floculation dans la nature[modifier | modifier le code]

Les minéraux dissous (ions), la matière organique morte et les bactéries sont des floculants naturels. Ainsi les argiles sont généralement floculées dans les lacs et les cours d'eau.

Lorsque de l'eau douce chargée en argiles et autres particules fines entre en contact avec une masse d'eau salée (chargée en ions bivalents) il y a floculation de ces particules. Le phénomène est particulièrement flagrant dans les estuaires.

En agronomie, la floculation est la formation d'agrégats cimentés de colloïdes et de particules solides du sol par l'intermédiaire de ponts calciques.

Applications techniques[modifier | modifier le code]

La floculation est une étape fondamentale du traitement primaire de l'eau (épuration, dépollution, potabilisation), pour laquelle on utilise des agents dits floculants, tels des ions métalliques (fer,aluminium) ou des macromolécules (polyélectrolytes) afin de favoriser l'agrégation des micelles et des matières en suspension.

Le silicate de sodium est utilisé comme défloculant en poterie. C’est-à-dire qu'il permet, par ajout de faibles quantités à la pâte, l'obtention d'une barbotine (argile liquide) avec très peu d'eau.

La floculation est aussi un principe important pour le brassage de bière. Les sédiments et particules en suspension dans la bière en devenir sont décantés par les levures de brassage. Ces flocons ainsi que la levure en hibernation forment ce qu'on appelle la ­­lie.

Technique d’analyse de la stabilité physique[modifier | modifier le code]

La norme ISO pour les études de stabilité est l'ISO TR 13097 : Guidelines for the characterization of dispersion stability[1].

La cinétique de déstabilisation peut prendre du temps (jusqu’à plusieurs mois, voire plusieurs années pour certains produits) et ainsi, le formulateur doit utiliser des méthodes d’accélération, afin d’obtenir des durées de développement acceptables. Les méthodes thermiques sont les plus employées et consistent à augmenter la température afin d’accélérer les déstabilisations (en restant en deçà des températures critiques d’inversion de phase et de dégradations chimiques). La température influe directement sur les phénomènes de diffusion qui déstabilisent un système dispersé. Elle affecte la viscosité, mais également la tension interfaciale dans le cas des tensioactifs non-ioniques et plus généralement les forces d’interactions à l’intérieur du système. L’utilisation de forces mécaniques (vibration, centrifugation, agitation) permet d'accélérer les phénomènes générés par l'action de la gravité. En couplant les accélération mécaniques et thermiques, le formulateur peut étudier l'ensemble des processus de déstabilisation d'une émulsion ou dispersion. La norme de ISO TR 13097 explicite des méthodes utilisant ces paramètres (centrifugation, vibration, T).

Notes et références[modifier | modifier le code]

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]