ÉTUDE DE L’INDICE DE LANGELIER : INFLUENCE DE DIFFÉRENTS PARAMÈTRES SUR L’AGRESSIVITÉ DE L’EAU
Comme nous le savons déjà, les problèmes de corrosion externe des emballages sont l’un des principaux problèmes qui apparaissent dans l’industrie de l’emballage, et qui sont à l’origine de la plupart des plaintes des conserveurs. Dans de nombreux cas, l’eau de traitement est la principale cause de corrosion. Nous allons examiner l’une des méthodes d’analyse de l’eau qui peut nous aider à maîtriser ce problème.
L’indice de saturation de Langelier (ISL) est un modèle d’équilibre dérivé du concept théorique de la saturation et fournit un indicateur du degré de saturation de l’eau par rapport au carbonate de calcium. Il s’agit de l’un des indices utilisés comme référence pour évaluer la corrosivité de l’eau.
Le LSI est probablement l’indicateur le plus utilisé de l’échelle de potentiel en eau froide. Il s’agit d’un indice purement d’équilibre qui ne traite que de la force motrice thermodynamique de l’échelle de formation et de croissance du carbonate de calcium.
Pour calculer le LSI, il est nécessaire de connaître l’alcalinité (mg/l en CaCO3), la dureté calcique (mg/l Ca2+ en CaCO3), les solides dissous totaux (mg/l TDS), le pH et la température actuelle de l’eau(oC). Si le TDS est inconnu, mais que la conductivité est connue, peut estimer le TDS en mg/L en utilisant un facteur de conversion largement utilisé dans l’industrie.
Le LSI est défini comme suit : LSI = pH – pHs
| Où : pH est la mesure du pH de l’eau pHs est le pH à saturation en calcite ou carbonate de calcium, et est défini comme suit : |
pHs = (9,3 + A + B) – (C + D)
| A = (Log10 [TDS] – 1) / 10 B = -13,12 x Log10 (oC+ 273) + 34.55 C = Log10 [Ca2+ en tant que CaCO3] – 0,4 D = Log10 [alcalinité en tant que CaCO3] Donc, à côté du pH de l’eau, nous avons cinq facteurs qui influencent l’indice de Langelier. |
Nous verrons comment la variabilité de chacun d’entre eux affecte l’indice de Langelier. Pour ce faire, nous partons des paramètres de l’eau que l’on peut considérer comme normaux dans une eau industrielle, et en réglant quatre d’entre eux, nous faisons varier l’autre élément dans les paramètres industriels tolérables. Nous établissons donc les caractéristiques chimiques de cette eau, et la gamme de chacun des paramètres serait :
pH= 7,6 et nous estimerons les changements de pH de 6,0 à 8,5.
Alcalinité =90 mg/l (en tant que CaCO3) et nous estimons une gamme entre 25 et 140 mg/l.
Dureté= 300 ppm (en tant que CaCO3) et nous estimons une gamme de 20 à 400 ppm.
TDS = 800 ppm et nous estimons une fourchette entre 50 et 1200 ppm.
Tº : Le LSI est calculé pour deux valeurs de température 25 et 85ºC, sauf pour l’évaluation du changement de température, qui se fera de 10 à 120ºC.
Pour une variation du pH entre 6 et 8,5 on obtient les résultats suivants :
La LSI varie sur une plage d’environ 2,5 points, de -1,55 à 0,95 pour l’eau froide et de -0,5 à 2,0 pour l’eau à 85ºC.
Pour des variations de l’alcalinité entre 25 et 140 mg/l :
Les changements de LSI couvrent une gamme d’environ 0,75 points variant de -0,5 à 0,245 pour l’eau froide et de 0,55 à 1,29 pour l’eau à 85º.
Pour des changements dans les solides dissous totaux (TDS) de 50 à 1200 ppm :
Le LSI varie de 0,17 à 0,035 pour l’eau froide et de 1,22 à 1,08 pour l’eau à 85º, c’est-à-dire qu’il a une plage de variation d’environ 0,15 unité.
Pour des changements de la dureté de l’eau de 20 à 400 ppm, nous aurions :
Le LSI varie sur une plage d’environ 1,3 points, allant de -1,12 à 0,18 pour l’eau froide et de -0,08 à 1,22 pour l’eau à 85ºC.
Enfin, examinons l’influence de la température sur les modifications du LSI. Bien que nous sachions que nous n’avons que peu d’influence sur ce point, étant donné qu’il s’agit de températures de processus, il est également utile de savoir comment cela affecte l’indice de Langelier dans l’eau :
On constate que la température de 10 à 120ºC fait varier l’indice de Langelier dans une fourchette de près de 2 points, passant de -0,24 à 1,63.
Compte tenu de tous ces facteurs, il est facile de comprendre comment nous pouvons faire varier l’indice de Langelier, et surtout, que les éléments les plus facilement manipulables dans l’eau, tels que le pH, la dureté et la température, sont précisément ceux qui affectent le plus l’indice, dans les plages de variabilité établies.
De même, nous voyons que l’alcalinité et le TDS n’ont pas une influence importante sur le LSI, bien que le TDS, par exemple, ait d’autres influences précipitantes sur d’autres sels et surtout sur l’augmentation de la conductivité, ce qui nous donnerait un autre type de corrosion (galvanique).
Nous savons qu’un LSI inférieur à -0,5 indique que l’eau est corrosive, plus le LSI est bas, plus l’eau est corrosive.
En revanche, un indice de Langelier positif (>0,5) indique que l’eau est précipitante, c’est-à-dire qu’elle dépose des carbonates. Plus l’indice de Langelier est élevé, plus l’eau tache les récipients et peut entraîner une corrosion pendant le stockage.
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