Désodorisation
des gaz d'épuration.
Bts enveloppe du bâtiment 2015.
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Les premières phases du traitement des eaux d’épuration sont généralement confinées dans des
bâtiments
afin d’éviter tout problème de nuisance. Les dégagements gazeux
nauséabonds sont ainsi collectés et lavés dans des tours de lavage.
3.1 Un des principaux gaz nauséabonds est l’ammoniac de formule brute NH3. On rappelle que
c’est une base pouvant capter un proton H+ pour donner l’ion ammonium. Ce gaz est neutralisé
dans la tour n°1 par réaction acide-base avec la solution aqueuse d’acide sulfurique composée des
ions H3O+ et SO42-.- Donner la formule des ions ammonium. NH4+.
- Écrire
l’équation de la réaction acido-basique associée à la transformation
chimique de l’ammoniac avec la solution d’acide sulfurique.
2NH3 + 2H3O+ + SO42- -->2NH4++ SO42-.
3.2 Le débit massique d’ammoniac entrant dans la tour n°1 est de 1,0 kg/h.
- Calculer la quantité de matière d’ammoniac qui passe par la tour n°1 en 8 h de fonctionnement de la station.
m = 8,0 kg ; M(NH3)=14+3=17 g/mol ; n = m/M = 8000 /17 ~4,7 102 mol.
- Sachant que pour neutraliser deux moles d’ammoniac il faut une mole d’acide sulfurique notée H2SO4, montrer que la masse d’acide sulfurique nécessaire pour neutraliser tout l’ammoniac est environ égale à 23 kg.
n(acide sulfurique ) =0,5 *4,7 102 = 2,35 102 mol ;
M(H2SO4)=2+32+4*16 =98 g/mol.
m = n(acide sulfurique ) M(H2SO4)=2,35 102 *98 = 2,3104 g = 23 kg.
3.3 On maintient un pH de 11 dans une des tours et un pH de 3 dans l’autre tour. Attribuer, en le
justifiant, le pH correspondant à chaque tour.
La tour n°1 contient de l'acide sulfurique ; le pH d'une solution acide est inférieure à 7, donc pH=3 correspond à cette tour.
La
tour n°2 contient entres autres de la soude, solution basique. Le pH
d'une solution de soude est supérieur à 7. Un pH égal à11 corespond à
la tour n°2.
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3.4 La solution de Javel est une solution d’hypochlorite de sodium : (Na+, ClO–)aq. L’ion
hypochlorite ClO– permet entre autres d’éliminer par réaction d’oxydo-réduction le sulfure
d’hydrogène H2S (sous forme d’ion sulfure S2- dans la tour 2) à l’odeur caractéristique d’oeuf pourri.
Les demi-équations électroniques sont les suivantes :
ClO– + H2O + 2 e– = Cl– + 2 HO– et S2- + 8 HO– = SO42- + 4 H2O + 8 e-.
- Pourquoi le sulfure d’hydrogène H2S (diacide) est-il sous forme S2- dans la tour 2 ?
En milieu basique, pH voisin de 11, c'est la forme basique du sulfure d'hydrogène qui prédomine par rapport à la forme acide.
- Qu’est-ce qu’une oxydation ?
Au cours d'une oxydation, une espèce ( le réducteur) cède un ou plusieurs électrons.
- Identifier parmi les ions ClO- et S2-ceux subissant une oxydation et ceux subissant une réduction ?
S2- cède des électrons, il joue le rôle de réducteur, il s'oxyde.
ClO- gagne des électrons, il joue le rôle d'oxydant, il se réduit.
- Donner l’équation de réaction associée à la transformation chimique de l’ion hypochlorite ClO– sur l’ion S2-.
4 fois { ClO– + H2O + 2 e– = Cl– + 2 HO– }
S2- + 8 HO– = SO42- + 4 H2O + 8 e-.
Ajouter :
4ClO– + 4H2O + 8 e– +S2- + 8 HO– = 4Cl– + 8 HO– +SO42- + 4 H2O + 8 e-.
Simplifier :
4ClO– +S2- = 4Cl– + SO42- .
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