Introduction

Le projet a pour objectif de clarifier l’eau par création d’un vortex.
Qu’est ce qu’un vortex ? Un vortex c’est un écoulement tourbillonnaire où les particules fluides tournent autour d’un axe.

La première étape est donc de mieux comprendre les tourbillons naturels et de s’en inspirer pour concevoir un système au moyen de tout un attirail de tuyaux, vannes, tubes, etc…Cette étape a déjà été franchie par les camps de l’été 2006 avec la conception d’un Vortex dans un tube transparent de plus de 2,5 mètres !

Il reste également à se pencher sur la conception de nouveaux systèmes.

Pourquoi pas un Vortex à plusieurs tuyaux ? Enfin, il faudra aussi développer toute une série d’outils et instruments de mesure afin de comparer l’eau d’entrée et celle de sortie.

Le projet vortex se découpe en 3 paliers de recherche :

 1^er palier : Floculation de la matière en suspension au cœur du vortex du fait de la concentration activée par le mouvement du tourbillon.
 2^e palier : Refroidissement de l’eau par sa mise sous pression.
 3^e palier : le « vortex dessalant ».

Cette Recherche a servi à étudier la 3^e étape du projet vortex, qui a consisté à vérifier l’action du vortex sur les matières dissoutes tel le sel (NaCl -> Na+ + Cl-). Pour ça, nous avons mis en place une expérience qui va vérifier l’action du vortex sur une eau plus ou moins salée.
Cependant nous ne réduisons pas notre étude à l’eau salée, mais on généralise aux autres éléments dissout, avant de pouvoir faire d’autres expériences. Par contre une des parties de ces semaines a été axée sur l’élaboration d’une machine utilisable en laboratoire.

Dans ce document seront présentées les données connues du vortex, avec un plan et ses dimensions, avec une présentation de la machine de laboratoire. Ensuite La présentation des 2 expériences faites durant la période de recherche avec les résultats correspondants. Et pour finir une conclusion, avec un descriptif de la suite du projet pouvant aider les futurs chercheurs sur le sujet.

Le Projet

Préparation de la solution à épurer

Il nous faut un volume d’eau d’environ 100L dans le bassin. Pour cela il faut utiliser le débit pour connaître le volume approximatif.

Faire couler l’eau dans une éprouvette graduée, durant un temps donnée. Grâce à la formule (1), on obtient le débit. L’opération doit être répétée plusieurs fois afin d’obtenir une moyenne.
Grâce à (2), on obtient le temps nécessaire pour avoir un volume donné en fonction du temps.
Pour la dissolution du sel il est plus intéressant de le dissoudre dans un petit volume d’eau avant et de faire une dilution ensuite dans la piscine.
Ici nous voulions une concentration de environ 10g/L donc nous avons introduit, pour 1000L, 10kg de sel.

Expérience

On lance le vortex et l’on fait des prélèvements suivant le diagramme ci-dessous.

Chaque bout de branche correspond à un prélèvement.
Il est mieux d’effectuer plusieurs essais, ici nous en avons mis en place 3.
Pour pouvoir faire ces 3 essais il nous a fallu environ 1000L d’eau dans lesquels on était dissout 10kg de sel de salage de route.

Mesures

Nous allons faire un suivi de cette expérience par conductimétrie. Chaque prélèvement sera mesuré 3fois et pour obtenir une moyenne qui sera utilisée dans nos résultats.

Pour obtenir une comparaison en concentration, et pas juste une constatation de changement de conductivité, nous allons mettre en place aussi un proto
cole d’étalonnage (voir page 5).

Notre étalonnage consiste à donner une correspondance entre notre mesure de conductivité et la concentration massique plus ou moins réel en sel.

La conductivité traduit la minéralisation totale de l’eau (présence d’ion). Sa valeur varie en fonction de la température.
La conductivité sera mesurée en milli Siemens par cm (mS/cm).

Nous allons préparer 5 solutions de concentrations différentes.

Dans un premier cas, nous travaillons avec le sel de dessalage donc comme il n’est pas pur il n’est pas possible de faire un rapport concentration massique concentration molaire.

On pèse notre masse m, que l’on va diluer dans un volume de 1L.

Lors de cet étalonnage on a remarqué que l’appareil de mesure saturé pour une solution de 14g/L. Nous avons, grâce à ça pu choisir la concentration de notre bassin pour le vortex. Avec ces résultats, nous pouvons tracer la courbe σ=f(C).

Un 2^e étalonnage peut être fait à partir de sel de cuisine avec un pourcentage massique connu donc une relation entre concentration massique et molaire.

Nous voyons ici que la concentration en sel est plus importante dans l’eau sale que dans l’eau propre.

La concentration en sel est encore une fois plus grande dans l’eau sale que dans l’eau propre, mais la moyenne des concentrations de l’eau propre et de l’eau sale devrait être égale à la concentration de l’eau du bassin, ce qui n’est pas le cas.

Comme pour l’essai précédent nous obtenons une concentration moyenne eau propre / eau sale inférieur à celle du bassin.

Cette expérience nous donne un résultat que l’on peut supposer positif car dans les 3 essais la concentration en sel dans l’eau propre est toujours inférieure à celle dans l’eau sale.
Cependant la moyenne entre la concentration de l’eau sale et de l’eau propre devrait normalement être égale à la concentration du bassin mais ce n’est pas le cas, on peut donc déjà se demander si on n’a pas une variation de la concentration dès le pompage.

Même si les variations concordent on ne peut pas dire que les résultats sont corrects car les incertitudes sont de 0.3mS/cm alors que les écarts entre les eaux propres et sales sont d’à peine 0.1mS/cm.

Pour vérifier en détail il faudrait changer le protocole d’analyse, au lieu de partir d’une analyse physique (conductivité) utiliser une analyse chimique : dosage des ions chlorure par le nitrate d’argent.

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