CONCEPTION ET REALISATION D’UN APPAREIL …biblio.univ-antananarivo.mg/pdfs/rabemananjaraFenoF_ESPA_ING_12.pdf · ... réaction de cession d ... Antananarivo et la Société Y sur

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO

___________________________________________

ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE

____________________________________________

DEPARTEMENT GENIE CHIMIQUE

Mémoire de Fin d’Etudes en vue de l’Obtention de Diplôme d’Ingénieur

en

Génie Chimique

CONCEPTION ET REALISATION D’UN APPAREIL

POUR L’OBTENTION D’EAU DE JAVEL

Présenté par : RABEMANANJARA Feno Fanambinana

Soutenu le : 30 Août 2012

Promotion : 2011

« CONCEPTION ET REALISATION D’UN APPAREIL

POUR L’OBTENTION D’EAU DE JAVEL »

Présenté par : RABEMANANJARA Feno Fanambinana

Membres de Jury:

Président : Professeur ANDRIANARY Philippe Antoine

Rapporteurs : Docteur RAKOTOARIVONIZAKA Ignace

Docteur RANDRIANA Nambinina Richard Fortuné

Examinateurs : Docteur RAKOTOSAONA Rijalalaina

Docteur RAKOTOMAMONJY Pierre

Promotion 2011

Année universitaire: 2010 - 2011

UNIVERSITE D’ANTANANARIVO

ECOLE SUPERIEURE POLYTECHNIQUE

DEPARTEMENT GENIE CHIMIQUE

i

REMERCIEMENTS

La réalisation de cet ouvrage n’aurait jamais eu lieu sans la présence et l’aide précieuse

des personnes dont nous tenons à remercier, notamment :

Monsieur le Professeur ANDRIANARY Philippe Antoine, Directeur de l’Ecole

Supérieure Polytechnique d’Antananarivo, qui nous a permis d’effectuer nos

études au sein de l’Etablissement et nous faisant l’honneur de présider le jury de

ce mémoire

Monsieur le Docteur RANDRIANA Nambinina Richard Fortuné, Maître de

Conférences et Enseignant chercheur au sein de l’Ecole Supérieure

Polytechnique d’Antananarivo et Chef de Département Génie Chimique, siégeant

parmi les Rapporteurs.

Monsieur le Docteur RAKOTOARIVONIZAKA Ignace, Maître de Conférences et

Enseignant chercheur au sein de l’Ecole Supérieure Polytechnique

d’Antananarivo, Rapporteur de mémoire, n’ayant ménagé ni son temps ni ses

peines pour nous prodiguer tous les conseils afin de mener à bien la réalisation de

notre travail.

Monsieur le Docteur RAKOTOMAMONJY Pierre, Maître de conférences à l’Ecole

Supérieur Polytechnique d’Antananarivo et Chef de département du Premier

Cycle qui malgré ses responsabilités, nous fait honneur de sa présence parmi les

membres du jury.

Monsieur le Docteur RAKOTOSAONA Rijalalaina, Maître de conférences qui a

aussi bien voulu siéger parmi les membres du jury.

Personnels Enseignants du Département Génie Chimique

Nous tenons enfin à vous remercier famille et amis pour vos encouragements ; soutien

moral, matériel et financier ; sans compter votre aide. Une pensée plus particulièrement

à mes parents qui n’ont jamais cessé de m’épauler et de croire en moi tout au long de

ces nombreuses années d’étude.

A tous ceux qui, par leur collaboration, par leur compétence, par leur effort, par leur

amitié, ont participé de près ou de loin à la réalisation de ce présent travail.

Nous adressons, nos sincères reconnaissances.

ii

SOMMAIRE

AVANT PROPOS

INTRODUCTION GENERALE

PREMIERE PARTIE

ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES

CHAPITRE I PRESENTATION DE L’EAU DE JAVEL

CHAPITRE II APERCU DES METHODES DE PRODUCTION DE L’EAU DE JAVEL

CHAPITRE III ANALYSE ET CHOIX DE TYPE D’APPAREILLAGE POUR LA

FABRICATION DE L’EAU DE JAVEL

Conclusion Partielle

DEUXIEME PARTIE

ETUDES EXPERIMENTALES

CHAPITRE IV ESSAI D’EXPERIMENTATION

CHAPITRE V METHODOLOGIE D’ETUDES EXPERIMENTALES


TROISIEME PARTIE

ETUDE ECONOMIQUE ET APPROCHE ENVIRONNEMENTALE

CHAPITRE VI ETUDE ECONOMIQUE

CHAPITRE VII EVALUATION FINANCIERE

CHAPITRE VIII APPROCHE ENVIRONNEMENTALE

CONCLUSION

ANNEXE

Annexe I DEPLACEMENT D'ELECTRONS ET IONS DANS UN ELECTROLYSEUR

Annexe II OXYDATION A L'ANODE ET REDUCTION A LA CATHODE

Annexe III DETERMINATION DE DEGRE CHLOROMETRIQUE

Annexe IV LA FICHE RAPPORTANT LE RESULTAT DE L’ANALYSE DE GROS SEL

BIBLIOGRAPHIE

WEBOGRAPHIE

TABLES DES MATIERES

iii

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1 : Consommation, en 2005, en millions de L/an

Tableau 2 : Donnée de fonctionnement des cellules

Tableau 3 : Les essais effectués

Tableau 4 : Matériels nécessaires (en Ariary)

Tableau 5 : Amortissement des immobilisations (en Ariary)

Tableau 6 : Amortissement de matériels nécessaires (en Ariary)

Tableau 7 : Prévision du chiffre d’affaires (en Ariary)

Tableau 8 : coût des investissements (en Ariary)

Tableau 9 : Coût d’achat (en Ariary)

Tableau 10 : Consommation en énergie (en Ariary)

Tableau 11 : Calcul des VAN (en Ariary)

Tableau 12 : Calcul TRI (en Ariary)

Tableau 13 : Calcul DRCI (en Ariary)

Tableau 14 : Comparaison de coût de production

iv

LISTES DES FIGURES

Figure 1 : Composition d’une eau de Javel en fonction du pH

Figure 2 : Electrolyse à mercure

Figure 3 : Electrolyse à diaphragme

Figure 4 : Electrolyse à membrane

Figure 5 : Fabrication industrielle d’eau de Javel

Figure 6 : Processus de fabrication d’eau de Javel

Figure 7 : Electrolyseur expérimental

Figure 8 : Cuve d'électrolyseur

Figure 9 : Cuve IBC avec agitateur vertical

Figure 10 : Assemblage de l’appareil de fabrication

Figure 11 : Redresseur triphasé

Figure 12 : Redresseur triphasé à pont

Figure 13 : Appareil pour la fabrication de l’eau de Javel

Figure 14 : Mécanisme d'un electrolyseur

Figure 15 : Deplacement ionique selon ΔE

Figure 16 : Dosage en chlore

Figure 17 : Virage de couleur suivant le Na2S2O3

v

GLOSSAIRE

Amalgame : alliage de mercure et d’un métal

Bactéricide : capable de tuer les bactéries

Biocide : produit détruisant les microorganismes

Chloroforme : liquide incolore, dérivé du chlore ayant un effet anesthésique à

l’inspiration

Déphlogistiquée : ancienne qualification de l’air composé d’eau et de phlogistique

Phlogistique : ancien nom de l’azote

Dismutation : réaction de cession d’électron libre, de catalyse enzymatique

Fongicide : propre à détruire des champignons parasites

In situ : expression latine signifiant dans son site naturel

Létale : qui apporte la mort

Organochloré : produit dérivé du chlore

Polymère : composé obtenu par polymérisation

Saumure : solution très concentrée de sel

Sporicide : ayant un pouvoir de destruction des spores, de désinfectant de haut

niveau

Spore : cellule reproductrice de la plupart des végétaux

Virucide : substance apte à détruire les virus

vi

SYMBOLES

SYMBOLE SIGNIFICATION

°C Degrés Celsius

% Pourcentage

cm2 Centimètre Carré

m3 Mètre Cube

m2 Mètre Carré

m Mètre

dm3 Décimètre Cube

l Litre

g Gramme

Kg Kilogramme

Kw Kilo Watt

A Ampère

V Volt

h Heure

mn Minute

T% Taux

Ps Puissance Apparente

W Watt

KA Kilo Ampère

KWh Kilo Watt Heure

vii

ABREVIATIONS

B Intensité de champ magnétique

c.a. Chlore actif

CAF Cash flow

Cl- Ion Chlore

Cl2 Dichlore

D Durée de temps

Do Durée de vie

DRCI Délai de récupération de capital investi

ESPA Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo

F Fréquence

GSM Genius System Multimedia

H2O Eau

Hg Mercure

IBC Inspection Basée sur la Criticité

INRS Institut National de Recherche Scientifique

Na Sodium

Na+ Ion sodium

NaClO Hypochlorite de sodium

NaOH Soude

Ns Nombre spire par volt

OMS Organisation Mondiale de la Santé

Pa1 puissance active primaire

Pa2 puissance active secondaire

PC Personnel Computer

Ps Puissance apparente

PVC Poly Viny Chloride

Sn section du noyau magnétique

TRI Taux de rentabilité interne

Uc Tension redressée

Urn Tension inverse

UV Ultra Violet

VAN Valeur actuelle nette

viii

AVANT PROPOS

A la veille de la révolution industrielle, l’eau de Javel se fait reconnaître en France du

XVIIIème siècle. De sa vertu de blanchiment, naît tout l’intérêt d’une petite manufacture

du petit village de Javel de l’époque à la production de celle-ci. Trois procédés ont été

dès lors jusqu’à aujourd’hui découverts pour l’obtention d’eau de Javel. Dans une

optique d’amélioration des procédés, nous nous sommes posés la question de savoir

d’une possibilité d’ « inventer » une technique nouvelle non seulement meilleure et

plus avancée mais aussi plus abordable et moins coûteuse. Des expériences diverses et

des comparaisons ont été faites à cet effet. C’est dans le but d’expliciter et d’aborder

cette approche nouvelle qu’a été rédigé ce mémoire. Nous espérons apporter à vous,

jury et lecteurs, la connaissance d’une évolution technique réalisable.

INTRODUCTION GENERALE

De nos jours, l’utilisation d’eau de Javel occupe une grande importance pour le

traitement des eaux. Son action désinfectante est valable sur tout le long du réseau de

distribution de l’eau. L'eau de Javel, étant utilisée pour désinfecter les sanitaires, les sols,

les éviers et les paillasses est parfois aussi ajoutée à la lessive pour « blanchir » le linge

voire même utilisée pour désinfecter l'eau des piscines.

Spécifiquement pour Madagascar, malgré la disposition de grandes réserves de matières

premières pour la fabrication de l’eau de Javel, la valorisation locale des appareils de

fabrication d’eau de Javel reste non réalisée de manière optimum. Nous pouvons citer le

cas du sel (NaCl) pour la fabrication de dichlore et de la soude caustique. Similairement,

le graphite, une matière première existant localement en quantité importante et facile

d’accès entre dans la décomposition du chlorure de sodium autant qu’anode de

l’électrolyseur ; également, le fer joue le rôle de la cathode afin d’obtenir le chlore et la

soude caustique.

Pour favoriser le développement industriel de notre pays, il nous est indispensable de

contribuer à la valorisation de ces matières premières par de nouvelles techniques

d’application, plus performantes et moins onéreuses. Pour cette raison, dans le cadre de

partenariat entre l’Ecole Supérieure Polytechnique d’Antananarivo et la Société Y sur

proposée de déterminer le but de cette étude est d’apporter une contribution à la

fabrication d’un appareil pour produire de l’eau de Javel, notre pays étant toujours dans

l’obligation d’importer à des prix très coûteux ; en raison de la nécessité de l’eau de Javel

qui est incontournable pour les désinfections de bactéries et de virus.

Pour ce faire, le thème de notre mémoire de fin d’études pour l’obtention d’un diplôme

d’ingénieur se porte sur : « CONCEPTION ET REALISATION D’UN APPAREIL POUR

L’OBTENTION D’EAU DE JAVEL »

Pour mieux organiser ce projet de mémoire, le travail se divise en trois grandes parties :

Dans la première, nous effectuons les rappels bibliographiques et la partie théorique de

notre travail. La deuxième concerne le volet expérimental pour la fabrication de l’eau de

Javel à partir du sel de chlorure de sodium en solution et du graphite. La troisième partie

nous rapporte l’étude économique d’une unité de production et l’étude d’impacts

environnementaux de ce dernier.

PREMIERE PARTIE :

ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES

3

CHAPITRE I

PRESENTATION DE L’EAU DE JAVEL

Après un historique bref et une définition concrète de l’eau de Javel selon le lexique de la

chimie, la propriété et l’utilisation de celle-ci seront illustrées dans ce premier chapitre.

I.1. Historique

I.1.1. Origine du mot Javel

L’Eau de Javel tire son nom de l’ancien village de Javel (aujourd’hui quartier du 15ème

arrondissement de Paris) où s’était implantée, en 1784, une manufacture de produits

chimiques, près du « moulin de Javelle ». Cette fabrique était la propriété, à l’origine, de

nobles proches du Comte d’Artois, frère de Louis XVI et dirigée par Léonard Alban. Elle

était destinée aux lavandières (blanchisseuses de l’époque) alors nombreuses sur les

bords de Seine. La « javelle » du latin populaire gabella est un mot d’origine gauloise ; il

désignait ce qu’on rassemble par poignées. Les lavandières, pendant le nettoyage,

battait le linge avec une poignée de branches, pour extraire un maximum d’impuretés

des textiles. [25]

I.1.2. Découverte de l’action blanchissante de l’eau de Javel

Jusqu’au 18ème siècle, on pratiquait généralement le blanchiment sur pré des tissus en

lin, chanvre et coton, ce qui nécessitait beaucoup d'espace et de temps. Son succès

dépendait de la température, du soleil…. Claude-Louis Berthollet (1748-1822), chimiste

savoyard et médecin du duc d’Orléans, savait que le blanchiment du linge sur pré était

dû à l’action de l’oxygène de l’air et il chercha à reproduire artificiellement ce que faisait

la nature. Il y réussit grâce aux solutions chlorées (le chlore dénommé alors « esprit de

sel déphlogistiqué » ayant été découvert par Scheele en 1774). Dans ce village de Javel,

Berthollet utilisa l’eau de chlore, en 1785, pour ses propriétés blanchissantes. Les

Directeurs de la Manufacture, MM. Alban et Vallet, décidèrent de dissoudre le chlore

dans une solution de potasse particulièrement adaptée au blanchiment du linge et

4

stabilisant le caractère oxydant du chlore. Ils avaient créé la « liqueur de Javel », qui

devint ensuite l’Eau de Javel.

La manufacture travailla à plein rendement pendant la Révolution, s’agrandit et ne

fabriqua plus que de l’Eau de Javel. En 1875, la « fabrique d’Eau de Javel » occupait

deux cents ouvriers. Elle disparut entre 1885 et 1889, remplacée par les aciéries de

France et les entrepôts et magasins généraux de Paris, lesquels cédèrent la place aux

usines Citroën en 1915. [25]

I.1.3. Découverte de l’action désinfectante de l’Eau de Javel

En 1793 le chirurgien Percy (1754-1825) utilisa les solutions d’eau de chlore pour lutter

contre « la pourriture d’hôpital » à l’armée du Rhin.

En 1820, le pharmacien Antoine-Germain Labarraque (1777-1850) remplaça la potasse

par la soude et étudia les utilisations médicales et pharmaceutiques de l’Eau de Javel. Il

inventa le « Chlorure d’oxyde de soude et de chaux », variété d’Eau de Javel qui permit,

entre autres choses, d’arrêter le processus de putréfaction des muqueuses. Il fit ainsi un

grand pas dans le domaine de l’hygiène. La « liqueur de Labarraque » fut utilisée par les

chirurgiens, les médecins, certaines usines, les égoutiers, les fossoyeurs… Elle fut

largement distribuée lors d’une épidémie de choléra, en 1832. Il employa l'hypochlorite

de sodium pour arrêter les gangrènes, accélérer les cicatrisations, désinfecter les

hôpitaux… Il obtint de nombreux prix, fut nommé à l’Académie de Médecine en 1824, au

Conseil d’Hygiène Publique et de Salubrité du département de la Seine en 1836.

En 1793 le chirurgien Percy (1754-1825) utilisa les solutions d’eau de chlore pour lutter

contre « la pourriture d’hôpital » à l’armée du Rhin.

En 1820, le pharmacien Antoine-Germain Labarraque (1777-1850) remplaça la potasse

par la soude et étudia les utilisations médicales et pharmaceutiques de l’Eau de Javel. Il

inventa le « Chlorure d’oxyde de soude et de chaux », variété d’Eau de Javel qui permit,

entre autres choses, d’arrêter le processus de putréfaction des muqueuses. Il fit ainsi un

grand pas dans le domaine de l’hygiène. La « liqueur de Labarraque » fut utilisée par les

chirurgiens, les médecins, certaines usines, les égoutiers, les fossoyeurs… Elle fut

largement distribuée lors d’une épidémie de choléra, en 1832. Il employa l'hypochlorite

de sodium pour arrêter les gangrènes, accélérer les cicatrisations, désinfecter les

5

hôpitaux… Il obtint de nombreux prix, fut nommé à l’Académie de Médecine en 1824, au

Conseil d’Hygiène Publique et de Salubrité du département de la Seine en 1836.

En 1845 Semmelweis, docteur en obstétrique à Vienne, fit tomber la mortalité par fièvre

puerpérale de 27% à 0,23% grâce à l’utilisation des hypochlorites par les médecins pour

le lavage des mains avant d’accoucher les femmes.

En 1892, Calmette découvrit que le bacille de Koch (tuberculose) était détruit par l’Eau

de Javel. Les applications de l'Eau de Javel en désinfection se sont développées sous

l’influence de plusieurs collaborateurs de Pasteur, notamment Chamberland et Fernbach.

Lors de la grande guerre, des progrès décisifs en hygiène furent accomplis par les

médecins et les militaires :

Lors de la bataille de Verdun, l'Armée française encerclée, et ne disposant plus d'eau

potable, le Colonel Bunau-Varilla, directeur du service des eaux de l’armée mélangea un

petit stock d'Eau de Javel à l'eau de la Meuse pour alimenter les troupes en eau potable

(d'où l'expression "verdunisation" synonyme de potabilisation à l'Eau de Javel).

Le Docteur Fernand Bezançon prouva le pouvoir bactéricide de l’Eau de Javel sur le

linge contaminé.

Les solutions tamponnées d’Eau de Javel furent utilisées comme antiseptiques, d’abord

par le Professeur Dakin, pour désinfecter les plaies des blessés, puis par le Docteur

Carrel, dans les ambulances dont il avait la charge. Le procédé se généralisa ensuite

très rapidement. Grâce à son spectre microbien le plus large connu à ce jour, l’Eau de

Javel est utilisée pour lutter contre la propagation des maladies : fièvre typhoïde, choléra,

hépatite virale, SIDA, grippe aviaire…

C'est également la raison pour laquelle, en Juillet 1969 la NASA sélectionna l’Eau de

Javel pour désinfecter Apollo XI au départ et à son retour de la lune pour éviter toute

contamination éventuelle Terre/Lune et vice-versa.

En 1989, pour la deuxième fois depuis sa découverte, l'effet bactéricide de l'Eau de Javel

est mis en évidence par le Professeur Dodin de l'Institut Pasteur. Ses travaux révélèrent,

à l'aide d'un microscope électronique, que les bactéries sont détruites en 30 secondes

avec une solution d'Eau de Javel à 0,036 % de chlore actif.

En 2008, l'activité virucide de l'Eau de Javel sur le virus Influenza virus A/H5N1 a été

démontrée par l'Institut Pasteur de Lille. [26]

6

Les médias livrent quotidiennement leur lot d'informations sur de nouvelles maladies et

épidémies et les difficultés à les combattre. Pour en limiter la propagation, la prévention

est plus que jamais nécessaire et passe par une hygiène irréprochable, renforcée par

une désinfection régulière de notre environnement. Dans ce contexte l'eau de Javel,

facile à utiliser et particulièrement efficace, est incontournable. C'est en effet un

désinfectant universel, bactéricide, fongicide, sporicide et virucide [15], accessible à tous

qui nous mène à notre projet « CONCEPTION ET REALISATION D’UN APPAREIL

POUR L’OBTENTION D’EAU DE JAVEL ».

I.2. Définition de l’eau de Javel selon le lexique de chimie

Par convention, l'agent actif de l'eau de Javel est l'anion hypochlorite, de formule ClO-.

L'eau de Javel est obtenue par action de la soude sur du dichlore. Il se produit une

dismutation de l'élément chlore : à la fois oxydation, (obtention de l'anion hypochlorite), et

réduction (obtention de l’anion chlorure), à partir de la molécule de dichlore. [30] Il se

forme alors de l'hypochlorite de sodium, de formule NaClO, et du chlorure de sodium

NaCl en quantité égale selon la réaction suivante :

I.3. Propriétés de l’eau de Javel

I.3.1. Propriétés chimiques [30]

I.3.1.1. Réaction avec les acides

L'eau de Javel mise en contact avec un acide va libérer des ions H+, l'équilibre chimique

va être déplacé vers la droite. La réaction suivante va se produire :

Cl2 + 2 Na+ + 2 HO- Na+ + ClO- + Na+ + Cl- + H2O

HClO + H+ + Cl- Cl2 + H2O

Semi-réaction (dismutation de chlore en milieu basique)

7

Il se produit alors un dégagement de dichlore qui est un gaz très toxique. C'est pour cela

que l'eau de Javel ne doit jamais être en contact avec des acides, que l'on trouve par

exemple dans les produits détartrants ou dans l'urine.

I.3.1.2. Réaction avec l’ammoniac:

Lorsqu'ils sont mis en présence, l'acide hypochloreux (HClO) et l'ammoniac (NH3)

donnent des chloramines selon les réactions suivantes :

Puis :

Et ensuite :

Les chloramines gazeuses sont très irritantes. C'est pour cela qu'il ne faut pas mélanger

l'eau de Javel avec de l'ammoniaque.

Ammoniac + acide hypochloreux monochloramine + eau

monochloramine + acide dichloramine + eau

dichloramine + acide trichloramine + eau

NH2Cl + HOCl NH2Cl + H2O

NHCl2 + HOCl NCl3 + H2O

NH3 + HOCl NH2Cl + H2O

8

I.3.1.3. Propriétés oxydantes

L'eau de Javel possède des propriétés oxydantes dues à l'ion hypochlorite ClO-. L'ion

ClO- est un oxydant puissant. Cet agent actif est à l'origine du pouvoir blanchissant de

l'eau de Javel. L'ion Cl- est son réducteur conjugué. On définit le couple redox ClO- / Cl-.

La réaction de réduction de l'ion hypochlorite ClO- s'écrit :

Il faut noter que la décomposition de l'eau de Javel en ion hypochlorite et acide

hypochloreux dépend fortement du pH du milieu : à des pH supérieurs à 8, l'eau de Javel

perd de son activité désinfectante car elle ne libère plus que 25 % (environ) d'ion biocide

ClO-. Il faut alors avoir recours à un complément, le brome par exemple.

L'eau de Javel est une solution aqueuse d'hypochlorite et de chlorure de sodium, en

présence d'un excès de soude. Sa composition varie en fonction du pH d'utilisation et du

temps écoulé depuis sa fabrication. En fonction de sa concentration , elle se présente

sous forme de concentré de Javel ou d'eau de Javel proprement dite. Son principe actif

est, selon le pH, l'ion hypochlorite ClO-, l'acide hypochloreux HClO ou le dichlore Cl2 en

solution.

I.3.2. Stabilité de l’eau de Javel

L’eau de Javel varie selon le pH d’après les équilibres suivants :

ClO- + 2 H3O+ + 2e- Cl- + 3 H2O

NHCl2 + HOCl NCl3 + H2O

HClO + H+ + Cl- Cl2 + H2O

HClO H+ + ClO-

9

Figure 1 : Composition d’une eau de Javel en fonction du pH

A pH < 5 les équilibres ci-dessus sont déplacés avec libération de Cl2, d'où la nécessité

de ne pas employer l'eau de Javel en présence de produits acides et en particulier en

présence de détartrant. La réaction de l'eau de Javel avec un acide (HCl par exemple)

est une méthode de préparation de Cl2 au laboratoire.

L'ion hypochlorite se dismute avec une élévation de température en donnant des ions

chlorates selon la réaction :

La dissolution du dioxyde de carbone de l'air (HClO à un pKA = 7,5, celui de CO2 en

solution aqueuse est de 6,4), en diminuant le pH de l'eau de Javel, peut entraîner un

déplacement des équilibres chimiques dans le sens de la formation d'acide

hypochloreux, très peu stable. Pour cette raison, un excès d'ions OH- (de 5 à 12 g/L

exprimé en NaOH) est laissé pour neutraliser le CO2 de l'air. En conséquence, le pH

d'une eau de Javel est basique (11,5<pH<12,5). C'est cette présence de soude qui rend

irritant un concentré de Javel.

3 ClO- 2 Cl- + ClO3 (dismutation de chlore)

10

- L'ion hypochlorite, en solution dans l'eau, est fortement oxydant et il est, en particulier,

susceptible d'oxyder l'eau. La réaction globale est la suivante :

Cette réaction est lente, c'est elle qui impose une limite de durée d'utilisation : un an pour

l'eau de Javel dont trois mois pour les concentrer.

La stabilité d'une eau de Javel est régie par les lois de la cinétique chimique. Par

exemple, la vitesse de décomposition double lorsque la température s'élève de 5°C, les

extraits se décomposent plus rapidement que l'eau de Javel diluée. Cette décomposition

peut être accélérée par divers catalyseurs tels que :

les ions métalliques : pour cette raison, lors de sa fabrication et son stockage, elle ne

devra pas être en contact avec des métaux, cuivre, zinc, fer, aciers courants, aciers

inoxydables...

la lumière et en particulier les rayonnements UV d'où la conservation de l'eau de Javel

dans des récipients opaques non métalliques.

En conséquence, une eau de Javel sera conservée dans des récipients non métalliques,

opaques. Elle sera stockée à l'abri de la chaleur et diluée par de l'eau froide non polluée

par des ions métalliques. Sa durée d'utilisation est limitée : environ 3 mois pour les

concentrés, un an pour l'eau de Javel (voir l'article du BUP dans la bibliographie).

I.4. Utilisation de l’eau de Javel [18]

L’utilisation de l’eau de Javel varie selon son pourcentage en chlore actif. On parlera :

• d’extrait de Javel pour un produit titrant 40° chlorométriques minimum.

• D’eau de Javel si la concentration est comprise entre 9,6° et 35° chlorométriques.

• D’eau de Labarraque pour un produit titrant 2° chlorométriques.

ClO- O2 + Cl-

11

La moitié de la production d’eau de Javel dans le monde est destinée à usage

domestique pour son action en désinfection (HClO est bactéricide, fongicide, virucide et

sporicide) et son pouvoir blanchissant.

Selon l’information tirée par « le magazine de l’Union des industries chimiques »

Consommation, en 2005, en millions de L/an : [32]

Etats-Unis 700

Mexique 600

Espagne 400

Brésil 350

France 245

Italie 220

Tableau 1 : Consommation, en 2005, en millions de L/an

Les consommations dans les pays nordiques sont faibles, < 4 millions de L/an et un peu

plus importantes en Allemagne (35 millions de L/an).

En pharmacie :

Les liqueurs de Labarraque sont utilisées pour l'antisepsie de la peau avant certains

soins.

En décontamination de matériels et de locaux :

Dans les hôpitaux, l'eau de Javel est employée dans l'entretien des locaux. C'est un

désinfectant particulièrement recommandé pour des risques infectieux importants.

Dans le traitement de l'eau potable :

L'eau de Javel ou le dichlore en solution donneront, au pH de l'eau, un mélange de HClO

et de ClO-. Lors du traitement il est préférable d'ajouter l'eau de Javel après élimination

des matières organiques afin d'éviter la formation de composés organochlorés tels que le

chloroforme. Les désinfectants les plus utilisés sont dans l'ordre : l'eau de Javel, l'ozone

puis le dioxyde de chlore, l'eau de Javel (ou l'hypochlorite de calcium) étant de loin les

plus employés. L'ozone (O3) très efficace lors du traitement de l'eau présente

12

l'inconvénient de ne pas rester dans l'eau distribuée et donc ne peut pas protéger d'une

contamination ultérieure. Le dioxyde de chlore (ClO2) est produit in situ à partir de

chlorite de sodium.

Le goût d'eau de Javel y étant considéré comme le gage d'une eau saine, la

concentration maximale admissible fixée par l'OMS est de 5mg/L.

A des concentrations inférieures aux doses létales, l'eau de Javel inhibe le

développement des bactéries ce qui permet la protection de l'eau potable lors de son

transport par canalisation. Elle est également utilisée pour désinfecter l'eau des piscines.

Industriellement [16] :

L’eau de Javel est utilisée, en particulier, pour éviter le développement des algues et des

mollusques dans les canalisations des usines de dessalement de l'eau de mer et dans

les circuits de refroidissement des centrales thermiques classiques ou nucléaires utilisant

l'eau de mer. Par exemple, la centrale de Graveline utilise, lorsque la température de

l'eau de mer dépasse 10°C, 0,8 mg de solution d'eau de Javel par litre d'eau de mer,

avec un débit d'eau de 41 m3/s par réacteur de 900 MW.

13

CHAPITRE II

APERCU DES METHODES DE PRODUCTION DE L’EAU DE JAVEL

Notre analyse s’acheminera vers une étude introductive d’abord, de l’illustration des trois

types d’électrolyses dans la fabrication d’eau de Javel ensuite, et enfin de la mise en

exergue d’une fabrication d’eau de Javel par l’utilisation de soude et de chlore.

II.1. Introduction

En général, la réaction directe entre la soude et le dichlore eux-mêmes produits par

électrolyse du sel (NaCl) en solution d’où la réaction [21] :

La réaction est fortement exothermique et la température ne doit pas dépasser 40°C afin

de limiter la dismutation des ions hypochlorites en ions chlorates et chlorures. En

conséquence, le milieu réactionnel est énergiquement refroidi. Il est à noter que les

installations sont en PVC (cuves, canalisations).

Le procédé standard consiste à dissoudre le dichlore dans une solution aqueuse de

soude caustique. Ainsi, on obtient de l’eau de Javel.

Le procédé "haut titré" mis au point par Arkema consiste à dissoudre le dichlore dans

une solution de soude à 50 %. [28] L'eau de Javel obtenue titre de 24 à 26 % de chlore

actif. Lors de la dissolution, environ la moitié du chlorure de sodium formé précipite et est

ainsi éliminé. Des solutions de concentration plus faible sont ensuite préparées par

dilution.

Sel

Cl2 + 2 (Na+ + OH-) (Na+ + Cl-) +(Na+ + ClO-) + H2O

Eau de Javel Soude

14

II.2. Les trois types d’électrolyse pour l’obtention de chlore et de soude pour la

fabrication d’eau de Javel [18]

L’électrolyseur pour l’obtention du dichlore et de la soude caustique nécessaire pour la

fabrication de l’eau de Javel, nous pousse à inciter les trois différents électrolyseurs

existants à ce jour :

le procédé à l’amalgame de mercure, aussi appelé l'électrolyse à mercure;

l'électrolyse à diaphragme;

l'électrolyse à membrane.

II.2.1. L'électrolyse à mercure

Il s’agit de la plus ancienne technique industrielle. Cette première électrolyse a été

construite en 1888. Cette technique s'est surtout développée en Europe ; elle couvre

46% de la capacité de production de chlore actuelle.

Les étapes sont échelonnées. D’abord durant l’électrolyse, on effectue un procédé de

séparation utilisant le passage d'un courant électrique au travers d'un électrolyte {un

composé chimique à l’état de solution comme par exemple une solution de sel ordinaire

(NaCl + H2O)}, forçant les ions (exemples CI-, Na+, OH-, H+) à migrer vers les électrodes

(anode et cathode), séparant ainsi les éléments de base de la solution. Lors du

processus industriel, on utilise une tension de 4 à 4,5 volts avec une intensité de courant

égale à 250.000 ampères. La cellule à électrolyse comporte une anode en titane. Celle-ci

est disposée au-dessus d'une cathode mobile de mercure coulant sur le fond de la

cellule.

Ensuite, sous l'effet du courant électrique continu dans une solution de chlorure de

sodium (NaCl), du chlore gazeux (Cl2) se dégage de l'anode. Ce gaz est très chaud

(93,3°C) et humide. C’est pourquoi il sera refroidi, séché et ensuite liquéfié et réfrigéré.

On obtient de la sorte du chlore que l’on peut stocker et transporter.

Après, du sodium métallique (Na) apparaît dans la cathode de mercure et s’y dissout

pour former un amalgame. Un amalgame est un alliage de mercure avec un autre métal.

15

Cet amalgame est extrait de la cellule et est envoyé dans un réacteur séparé où il réagit

avec de l'eau déminéralisée (H2O) pour donner de l'hydrogène (H2) et une solution de

soude caustique (NaOH) à 50%. Ainsi, le mercure est régénéré et peut être renvoyé

dans l'électrolyseur.

Enfin, la saumure épuisée, sortant de l'électrolyseur, est successivement déchlorée,

concentrée, purifiée et à nouveau saturée en sel et recyclée.

Cette réaction, pour permettre d'obtenir des produits finis très purs, suit deux phases : la

préparation saumure et la cellule d’électrolyse.

Figure 2 : Electrolyse à mercure

16

II.2.2. L'électrolyse à diaphragme

L'électrolyse à diaphragme s'est surtout développée aux Etats-Unis. En Europe, ce

procédé couvre 18% de la production de chlore. Le procédé à diaphragme est pourvu

d'une cellule comportant un diaphragme en amiante. Le diaphragme empêche le chlore

de se mélanger à l’hydrogène et à la soude caustique. Il est placé sur un treillis en acier

agissant telle une cathode. L'hydrogène se dégage dans le compartiment cathodique et

de la soude caustique apparaît sous forme d'une solution de 10 à 12%, dans une

saumure. Cette saumure contient encore de 10 à 15% de sel non transformé.

L’inconvénient est qu’il est nécessaire, pour obtenir une soude caustique de qualité

suffisante, d'évaporer l'eau et de précipiter le sel. Ceci est très coûteux en

investissement et en énergie et ne permet pas d'obtenir une soude caustique

suffisamment pure pour toutes les applications. En effet, celle-ci contient encore environ

1% de sel.

Des études sont en cours pour remplacer le diaphragme en amiante par un diaphragme

en matière synthétique.

Figure 3 : Electrolyse à diaphragme

17

II.2.3. L'électrolyse à membrane

Cette technique s’est développée dans les années '70, elle ressemble à l’électrolyse à

diaphragme.

La cellule est divisée en deux compartiments par une membrane poreuse de très grande

qualité. Le tout fonctionne comme un échangeur d'ions : la membrane consiste en un

squelette de polymère perfluoré des deux côtés. On greffe au dessus de celle ci les deux

groupes d’échangeurs de cations : le sulfonique à l’anode, le carboxylique à la cathode.

Le compartiment anodique est alimenté par la saumure purifiée et saturée en chlorure de

sodium. Le chlore se libère à l’anode, l’hydrogène à la cathode. Les ions de sodium se

déplacent au moyen de la membrane vers le compartiment cathodique et réagissent en

présence de l’eau pour former la lessive de soude. Par évaporation, la concentration

finale est augmentée et passe de 32% à 50%.

L’avantage du procédé à membrane est double :

une consommation d’énergie basse voisine de celle des cellules à diaphragme d’une

part; la production d’une soude caustique très pure d’autre part.

Ce procédé est utilisé pour la production de 33% du chlore en Europe.

Figure 4 : Electrolyse à membrane

18

Lors de la production de chlore, on obtient automatiquement aussi les sous-produits:

l’hydroxyde de sodium et l’hydrogène.

L’hydroxyde de sodium ou lessive de soude possède, tout comme le chlore, un large

champ d’application. Elle intervient dans la fabrication de pâte à papier, savon et fibres

textiles. Elle sert à la neutralisation des eaux acides dans les stations d'épuration, au

nettoyage des bouteilles à boissons et des citernes, à l'élimination des colorants lors du

recyclage du papier, au lavage des gaz de fumées des centrales thermiques, à la

fabrication de l'aluminium, etc. (Pour plus d’informations, voir chapitre 2.5 : Soude

caustique.)

Lors de la production de chlore, on obtient de l'hydrogène, lequel sera réutilisé comme

combustible. On peut dire que l’hydrogène sera l’un des vecteurs énergétiques

importants dans le futur, tout comme l’électricité à la fin du 19ème siècle. Vecteur

énergétique : oui, mais non source d’énergie puisqu’une autre source d’énergie reste

nécessaire pour le produire. La question est de savoir comment procéder.

Le principe de la pile à combustibles est simple : générer de l’électricité en convertissant

l’énergie libérée lors de la réaction chimique entre l’oxygène (de l’air) et l’hydrogène. Une

pile à combustion produit donc de l’électricité et … de l’eau pure. La combustion de

l’hydrogène ne produit aucun effet secondaire indésirable : aucun gaz acidifiant, aucun

gaz à effet de serre, aucune fumée, aucune substance … juste de la vapeur d’eau. En

outre, l’hydrogène est une matière première inépuisable. Il pourrait bien devenir le

combustible pour les moteurs des ―véhicules propres‖ de demain et pour le chauffage.

Les vaisseaux spatiaux américains marchent depuis pas mal de temps à l’hydrogène. Il

existe déjà des autobus et des voitures qui utilisent l’hydrogène comme source d’énergie

pour leurs moteurs électriques presque insonores et non-polluants. Ils peuvent faire le

plein à des stations spécialement aménagées à cet effet et l’hydrogène doit être stocké

dans des citernes sous une pression de 250 bars.

Les piles à combustion remplaceront à l’avenir les piles dans les PC portables, les GSM,

les vidéos et autres appareils.

Outre son emploi comme combustible, l'hydrogène est aussi utilisé dans les industries

alimentaire (margarine) et électronique ("puces"), dans l’industrie pétrolière

(hydrogénation de produits intermédiaires importants, comme l’ammoniac) et dans de

19

nombreuses applications de la chimie de synthèse (par exemple: peroxyde d'hydrogène,

aniline, production de matières plastiques, etc.) ainsi que dans la fabrication du verre.

II.3. Le procédé standard de fabrication de l’eau de Javel [5]

Le procédé "haut titre" mis au point par Arkema consiste à dissoudre le di chlore dans

une solution de soude à 50 %. L'eau de Javel obtenue titre de 24 à 26 % de chlore actif.

Lors de la dissolution, environ la moitié du chlorure de sodium formé précipite et est ainsi

éliminée. Des solutions de concentration plus faibles sont ensuite préparées par dilution.

L’hypochlorite de sodium (NaOCl) est fabriqué par absorption de chlore (gaz = Cl2) dans

une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium (soude caustique = NaOH). Cette réaction

chimique est exothermique: elle génère de la chaleur et s’écrit :

La production d’hypochlorite de sodium (NaOCl) en solution est donc inévitablement liée à

la production d’une quantité équimolaire de chlorure de sodium (NaCl = sel).

Le procédé industriel consiste à mettre en circulation de la soude caustique dans une

colonne alimentée par du chlore à contre courant. Dans cette colonne, la soude

caustique se transforme peu à peu en hypochlorite de sodium. Afin d’éviter la

décomposition de l’hypochlorite de sodium, la chaleur dégagée par la réaction est

évacuée via un échangeur de chaleur.

Cl2 + 2 NaOH NaOCl + NaCl + H2O

20

Figure 5 : Fabrication industrielle d’eau de Javel

Ce procédé permet d'obtenir une solution d'hypochlorite de sodium. Un fabricant obtient

une solution d'hypochlorite de sodium qui possède un chlore actif élevé si on arrive à

bien gérer les taux de chlore et de soude caustique nécessaire à introduire dans

l’appareil [20].

Sur des sites industriels, l'eau de Javel est obtenue directement par électrolyse de NaCl

en solution, dont les cellules de séparation entre les compartiments anodiques et

cathodiques, n’est pas présente.

21

CHAPITRE III

ANALYSE ET CHOIX DE TYPE D’APPAREILLAGE POUR LA FABRICATION DE

L’EAU DE JAVEL

A partir d’une l’analyse des trois méthodes d’électrolyse de production de soude et de

chlore, nous pouvons concevoir et élaborer une méthode de fabrication d’eau de Javel,

la plus avantageuse de ces trois méthodes d’électrolyse de production de soude et de

chlore sera combinée à une méthode de mise en mélange liquide-gaz pour obtenir de

l’eau de Javel.

III.1. Analyse des trois méthodes d’électrolyse de production de soude et de

chlore [12]

Les trois méthodes d’électrolyse présentées précédemment mettent en œuvre la même

réaction anodique, la différence entre les trois méthodes est la production de NaOH à la

cathode.

Pour évaluer les performances de ces trois méthodes, les données techniques suivantes

nous montrent la différence entre ces différents procédés:

Tableau 2 : Donnée de fonctionnement des cellules

Données Procédé à mercure Procédé à diaphragme Procédé à membrane

Concentration saumure d’alimentation en g/dm3

310 280 260 à 300

Densité de courant en KA/m2

10 à 12.5 1.5 à 3 3

Tension au borne V 4.3 à 4.6 2.8 à 3.4 3.2

Consommation energétique en KWh/t de Cl2

3200 à 3400 2000 à 2500 2600 à 2800

Produits NaOH (50%) NaOH (50%) NaOH (30%)

Particularité du procédé

- 1650 à 5000 Hg/cellule recyclables

- 24 à 54 anodes

- 9m*1.6m à 14.6m*2.1m de cathode

6 à 10m distance anode-cathode

Utilisation de membrane à échangeuse d’ion

22

Nous optons pour l’électrolyse à membrane dans la comparaison des données:

Concentration saumure d’alimentation, densité du courant, tension aux bornes

d’électrode et surtout consommation énergétique et teneur de NaOH produit. Ces

données sont acceptables par rapport aux autres. Plus particulièrement la faible valeur

de teneur en NaOH (30%) est convenable pour une production ultérieure d’eau de Javel

car plus la teneur en NaOH est élevée, plus la quantité de chlore nécessaire est grande.

Une faible teneur de NaOH permet d’éviter la présence d’une importante quantité d’alcali

libre.

Le mélange liquide gaz est donc nécessaire pour cette opération.

III.2. Méthode de mise en mélange de NaOH et de Cl2 pour produire d’eau de

Javel

Cette méthode peut être réalisée suivant deux techniques [24] :

III.2.1. Agitation

Le rôle de l'agitateur est double: il crée une dispersion du point de vue physique et une

absorption du point de vue chimique.

L'agitateur est en général constitué d'une turbine à n pales de formes variables selon

l'utilisation.

Cette agitation permet les meilleurs conditions de contact entre le gaz chlore et le liquide

NaOH.

III.2.2. Mélangeur statique

Ici, seul le gaz est en mouvement. Suivant le régime de son écoulement, le mélange gaz-

liquide s'opère par fractionnement et déplacement transfert radial et par inertie.

Notre conception de mélangeur liquide-gaz utilisera les deux techniques à la fois.

23

III.3. Schéma général d’appareillage adopté

Dans les paragraphes précédents, nous avons fait un choix de méthodes de production

de chlore et de soude à partir du sel (NaCl) et la méthode de mise en mélange de ces

deux matières pour obtenir de l’eau de Javel.

Figure 6 : Processus de fabrication d’eau de Javel

III.4. Avantages et utilisations de l’appareillage adopté

Les vertus apportées par la machine de production d’eau de Javel sont très nombreuses.

Le système paraît moins coûteux, facile d’utilisation, applicable dans divers domaines.

De plus, le chlore actif présent dans l’eau de Javel est élevé.

En particulier, non seulement cet appareil permet une production d’eau de Javel mais il

permet aussi la production de NaOH et de Cl2. Ces productions sont des produits

chimiques à usage très courant dans les industries.

NaOH Cl2

GROS SEL EAU DEMINERALISEE

ELECTROLYSEUR A

MEMBRANE

MELANGEUR CUVE

AGITE LIQUIDE-GAZ

EAU DE JAVEL

24


Dans cette partie, nous avons vu l’origine de l’eau de Javel, ses différentes propriétés,

méthodes et appareillages permettant sa fabrication. Ses multiples vertus dans les

domaines médicaux, industriels, sans énumérer son importance dans la vie quotidienne

nous prouvent l’austérité de concevoir un appareil permettant d’en produire en grande

quantité.

DEUXIEME PARTIE :

ETUDES EXPERIMENTALES

25

CHAPITRE IV

ESSAI D’EXPERIMENTATION

Dans cette réalisation, la description et le fonctionnement de l’appareil seront étudiés.

IV.1. Description de l’appareil

Les différents composants de l’électrolyseur utilisé sont donnés ci-dessous :

Boulon de 6cm de long et de diamètre 1cm

Anode en graphite : 4 cm de long et de diamètre 1 cm

Cuvette : 25cm de diamètre

Batterie : 12 V 80 A

Chargeur batterie : 8 A

Fil pour relier la batterie et l’électrolyseur: 2 m

La distance entre la cathode et l’anode est de 15 cm.

La densité de courant en kA/m2 :

La surface de la cuvette :

S=π R2

Alor qu’on à le diamètre de la cuvette, donc on a :

2

0,052

DS

D’où ; la densité est égale a : 20,8

16 /0,05

IkA m

S

IV.2. Méthodologie de réalisation des essais expérimentaux

Nous avons procédé au laboratoire de département de Génie Chimique les

manipulations suivantes :

Préparation de la saumure (solution de gros sel)

Montage de l’appareillage expérimental

Réalisation des essais de production d’eau de Javel.

Analyse de l’eau de Javel produit

Etude des résultats des essais obtenus.

26

IV.3. Préparation de la saumure

Pour connaitre la qualité de gros sel nécessaire, nous avons fait des analyses

chimiques des échantillons de gros sel au laboratoire. Nous présentons la fiche de

résultats d’analyse (Annexe IV).

Lorsque les échantillons de gros sel analysé conviennent pour la préparation de

saumure. Ils ne présentent pas que de très faible teneur d’impureté insoluble. En cas où

cette teneur est < 90%, il faut procéder au préalable à la purification de ces gros sels.

IV.4. Réalisation des essais d’expérimentation de l’appareillage

Après le montage de l’appareillage (voir photos ci près), nous avons effectué des

essais d’expérimentation de production d’eau de Javel avec les conditions

expérimentales suivantes :

Durée : 1h : 30 1er essai (17/07/12)

Durée : 2h : 15 2ème essai (18/07/12)

Durée : 2h : 00 3ème essai (17/08/12)

Durée : 2h : 07 4ème essai (17/08/12)

Durée : 1h : 56 5ème essai (17/08/12)

Concentration identique de saumure 300g/l

27

Figure 7 : Electrolyseur expérimental

Après les essais nous avons procédé à la détermination de degré chlorométrique.

Tableau des résultats :

N°essai Quantité de taux

Coloration de l’eau de Javel

Degré chlorométrique

obtenue

Durée pH

1 1 litre Trouble 60 1h: 30 11,5


3 1 litre Trouble 76 2h:00 11,1


5 1 litre Trouble 77 1h: 56 11.0

Moyenne 1 litre Trouble 74,4 1h: 58 11,2

Tableau 3 : Les essais effectués

28

IV.5. Interprétation

Après avoir mis la solution de NaCl dans l’électrolyseur, on effectue un

démarrage de celui ci. Pendant l’électrolyse, le chlore se dégage au niveau du graphite

ou anode. En même temps la soude caustique se forme au niveau du Fer ou cathode.

Le chlore dégagé par le graphite sera évacué par une conduite (tuyau en PVC) pour

atteindre la cuve IBC. Un agitateur devra mélanger le chlore et la soude caustique de

pH=11,5 contenus dans le cuve IBC. Après une et demi heure nous obtiendrons de l’eau

de Javel. Des problèmes peuvent être rencontrés durant l’expérience notamment le

dégagement de Cl2 et un retard dans la formation de NaOH..

29

CHAPITRE V

METHODOLOGIE D’ETUDES EXPERIMENTALES

Après présentation de la méthodologie, une analyse de la principale matière

première et la préparation des pièces maitresses de l’appareil seront effectuées.

V.1. Présentation de la méthodologie de travail

Notre méthodologie a pour but :

Réalisation des essais d’expérimentation de cet appareillage.

L’appareil expérimental sera simple et facile à construire mais aussi, il peut être

réalisé avec les matériaux que l’on trouve sur le marché local.

Notre étude expérimentale comporte les étapes suivantes :

o Recherche des matériaux nécessaires pour la confection de l’appareillage

expérimental

o Confection sur place de certaines pièces maîtresses de l’appareil

(Electrode, cuve mélange, entonnoir de récupération de Cl2)

o Assemblage de l’appareillage

o Réalisation des essais expérimentaux de l’assemblage

Réalisation d’un prototype expérimental d’appareil combinant électrolyseur à

membrane et un mélange gaz-liquide.

V.2. Matériaux nécessaires pour la confection de l’appareillage expérimental

La méthode consiste à combiner plusieurs types d’appareil afin d’avoir un bon résultat.

Le type d’appareil nécessaire pour l’expérience dépend de l’électrolyseur et du

mélangeur liquide-gaz.

Le procédé de fabrication de notre électrolyseur est donné par la figure.

30

Figure 8 : Cuve d'électrolyseur

Données de fonctionnement de la cellule :

a. Densité de courant en kA/m2 :

Puisque la section ou surface de la cuve est de forme carré, alors on a :

0,25cm * 0,25cm = 0,0625cm2

250

31

Donc on possède une densité de courant :

1001600

0,0625

I

S A/m2 d’où on obtient 1,6 kA/m2

b. Consommation énergétique en kWh/t de Cl2 :

*P T

Alors que : *P U I donc on a : U= 12V et I= 100A

On obtient : P= 1200W = 1,2kW

On possède donc une consommation d’énergie de 2,4kWh pour 30Kg d’eau de Javel.

Donc on a : 80kWh/tonne

Ainsi que la cuve IBC avec agitateur vertical qui nous permet de mélanger le gaz

(Chlore) et le liquide (Soude NaOH).On a le schéma suivant :

Figure 9 : Cuve IBC avec agitateur vertical

32

Figure 10 : Assemblage de l’appareil de fabrication

Les électrodes sont distantes :

Le courant électrique utilisé est le courant alternatif de secteur de tension de 380 Volts

mais redressé en courant continu de 12 Volts selon le système triphasé.

D’après ce schéma, nous avons besoin des matériaux suivants :

Baguette d’anode en graphite

Cathode métallique en fer

Membrane de séparation dans l’électrode sera représentée sous forme d’un

entonnoir en plastique

Tuyau en PVC pour amener le gaz chlore de l’électrolyseur à la cuve IBC.

Cuve IBC avec agitateur à hélice

Cuve de préparation de saumure.

Cuve d’électrolyseur

Boîte d’alimentation électrique

Nous notons pour l’expérience au laboratoire que la cuve d’électrolyseur devrait être en

plastique. Contrairement pour l’usage industriel, les parois seront en Sikalite et beton

pour piscine.

33

V.3. Confections des pièces maitresses de l’appareil

V.3.1. Les électrodes

L’anode a été confectionnée en graphite en paillette. Ce matériau est facile

d’accès étant abondant à Madagascar. Il contient un pourcentage en masse de carbone

90% à 95%. Ce caractéristique le rend en un excellent conducteur de courant.

Lors de l’expérimentation en laboratoire, pour obtenir des baguettes d’anodes,

nous avons utilisé de silicate de soude comme colle d’assemblage du graphite en

paillette.

V.3.2. Boîte d’alimentation électrique

La boîte d’alimentation électrique est composée de redresseur triphasé et d’un

transformateur.

Figure 11 : Redresseur triphasé

TRANSFORMATEUR PONT REDRESSEUR E S

34

V.3.2.1. Redresseur triphasé à pont Graètz

Figure 12 : Redresseur triphasé à pont

Les expressions des forces électromagnétiques sont les mêmes que dans le cas du

redresseur à trois pulsations.

Grandeur KK :

On a pour 60 120

2 3cv e e Car D2 et D6 conduisent

En calculant la valeur moyenne de la tension redressée Uc , on aboutit à :

( )

3 21.33c l lU E E

Tension inverse :

La tension inverse maximale aux bornes d’une diode bloquée :

2Rn lU E

K

K

D1 D2D3

D4D5 D6

e1

e2

e3

R1

L

2

1

3

7

6

5

4

35

Fréquence et période :

La fréquence de la tension eU est ' 6f f (fréquence d’alimentation)

'6

TT

Valeur efficace du courant de ligne :

2

3

1b a c cdI I I I d

0.816b cdI I

Les courants I1 et I2 dans les diodes circuit oscillent dans les enroulements secondaires

du transformateur. Ces courants sont de forme rectangulaire. Ils ne passent que pendant

(1/3) T dans chaque enroulement. T représente la période.

V.3.2.2. Dimensionnement du transformateur

La procédure de calcul se fait selon les valeurs voulues :

Uc : Tension redressée 12 V

Ic : Intensité nécessaire 100 A

Rapport de puissance :

1.05s

c c

P

I U

PS : puissance apparente

36

IV.3.2.2. Calcul de nombre de spire et diamètre de transformateur

a. Calcul de la tension et courant au secteur secondaire ainsi que

la puissance apparente

1.05 *1.05

*1.05

s ss s c c

c c

c cs

c

U IU I U I

U I

U II

U

Or Rapport de tension :

1.351.35

1.35*1.05*

c cs

s

c cs

c

U UU

U

U II

U

*s s sP U I

b. Calcul de la section réelle des ailettes

1.2n sS P

Avec Sn= section du noyau magnétique

Rapport de section

37

0.95

0.95

nn

n

SS

S

SS

c. Calcul des spires primaire et secondaire

410

4.44* * *

s

n

N

V F S B

sN

V : Nombre spire par volt

F : fréquence : 50 Hz

B : Intensité de champ magnétique

1.058sN

V

Spire par volt

. Secteur Secondaire :

. Secteur primaire

d. Calcul du diamètre des spires primaire et secondaire

1

s

a

P

P

P : puissance apparente

Pa1 : puissance active primaire

38

cos

cos

* *

ps s s

p p p s

s s p p

s sp

p

IU I U

U I U I

U I U I

U II

U

Primaire

1

1 2.s

I Afil

D A mm

Longueur du fil : 1

22l

Secondaire :

2

2

141.7

3

47.232

sfil

l

Remarque : Ici, le transformateur est couplé en étoile

Montage complet de l’appareil :

39

Figure 13 : Appareil pour la fabrication de l’eau de Javel

V.4. Fonctionnement de l’appareil

En premier lieu, on met de l’eau dans l’électrolyseur (30 litres), après on ajoute le sel

(NaCl 0,9kg). On mélange le tout pour obtenir la solution de sel d’une concentration de

300g/litre. On met de la soude caustique 20% dans la cuve IBC. En alimentant

l’électrolyseur, le chlore va se dégager au niveau de l’anode et va être transporté par le

tuyau en PVC pour atteindre la cuve IBC. Le chlore va être mélangé avec de la soude

caustique dans la cuve IBC afin d’obtenir l’eau de Javel. Jusqu’à obtenir de la soude

avec un pH=11 dans l’électrolyseur, on ferme la vanne qui relie la cuve IBC et

l’électrolyseur. La réaction va seulement se passer à l’intérieur de l’électrolyseur pour

former l’Hypochlorite de Sodium. Ainsi nous obtiendrons de l’eau de Javel dans

l’électrolyseur et dans la cuve IBC.

40


Par des essais expérimentaux, nous pouvons en tirer qu’une échelle industrielle pourrait

être envisageable. La fabrication pourrait donner un bon résultat car, d’après les essais

expérimentaux nous pouvons en déduire qu’on a obtenu un bon résultat. L’appareil pour

la fabrication d’eau de Javel ne serait pas difficile à réaliser car les matières premières

sont présentes sur le territoire.

TROISIEME PARTIE :

ETUDE ECONOMIQUE ET APPROCHE

ENVIRONNEMENTALE

41

CHAPITRE VI

ETUDE ECONOMIQUE

Pour l’étude économique, afin de connaître la fiabilité de l’appareillage expérimental de

production d’eau de Javel étudié, nous présenterons les données techniques

nécessaires suivantes :

- Tableau de matériaux nécessaires pour la conception de l’appareil

- Tableau de quantité des consommables nécessaires (matières premières

et énergies)

VI.1. matériels nécessaires

Tableau 4 : Matériels nécessaires (en Ariary)

VI.1.1. Système d’amortissement

Par définition, l’amortissement est la dépréciation comptable de certains éléments de

l’active immobilisation matérielle. Il est bien de noter que certains éléments de l’actif

augmentent de valeur au cours de l’année comme le terrain et du gisement minier, donc

ils ne supportent pas l’abattement en valeur. Trois (03) méthodes permettent de calculer

l’amortissement d’un bien matériel à savoir :

La méthode linéaire qui utilise un amortissement constant chaque année,

Désignation Quantité/unité PU en Ar Montant en Ar

Cuve capacité en m3 0.125m3 50 000 50 000

graphite en paillette de 90%à 95% 1kg 1 500 1 500

bloc de fer 2 blocs de fer pour 2 kg 4 000 16 000

tuyau de conduite (matériaux PVC) 2,25 m 1 200 2 700

raccord vanne sortie 1 72 000 72 000

raccord vanne adapteur 1 49 000 49 000

coude raccord rapide 90°égale 1/4'' 3 22 000 66 000

Manomètre pour chlore 1 345 000 345 000

pompe à vide FC-0,5A 220V 102 1 417 500 417 500

cuve IBC avec agitateur verticale capacité en m3 0.6m3 735 000 735 000

TOTAL 1 754 700

42

La méthode dégressive où on emploie un coefficient de dégression,

La combinaison de deux méthodes linéaire et dégressive.

Pour faciliter les calculs, nous utiliserons les méthodes linéaires pour ce cas.

Nous allons montrer le tableau de rubrique

Tableau 5 : Amortissement des immobilisations (en Ariary)

Source : CODE GENERAL DES IMPOTS

Le calcul d’amortissement se présente comme suit :

Avec Vo= valeur d’origine des matériels.

D= durée de vie des matériels avec D= 100/t

T= taux d’amortissement

La valeur nette des matériels VN est obtenue en déduisant de la valeur d’origine les

sommes des amortissements :

Alors voici le tableau montrant l’amortissement matériel nécessaire à la réalisation; [7]

Rubrique Durée de vie en année

Taux d’amortissement

Frais de développement et immobilisables 3 33%

Terrain - -

Construction 20 5%

Installations techniques (matériel industriel) 10 10%

Matériel de transports 5 20%

Mobilier 10 10%

Mobilier de bureau et matériel informatique 4 25%

43

Elément Vo D T% Amortissement

Année 1 Année 2 Année 3 Année 4 Année 5 VN

matériels nécessaires

1 754 700 10 10 175 470 175 470 175 470 175 470 175 470 1 579 230

Tableau 6 : Amortissement de matériel nécessaires (en Ariary)

Le matériel nécessaire sera amorti après 10 ans d’exploitation. Mais la valeur nette des

matériels va être estimée à environ de cinq cent dix huit neuf cent (518 900) après cinq

années d’exploitation. Par exception, la cuve ne sera pas amortie qu’après cinquante ans

(50 ans)

VI.1.2. Etude de financement du projet

Le résultat recherché ici est l’obtention du meilleur financement. Nous avons de plan de

financement à savoir :

- par des apports propres : des contributions des associés en nature ou en

numéraire (espèce) ;

- par un emprunt (à long ou court terme) c’est-à-dire de besoin en fond de

roulement.

VI.1.2.1. Chiffre d’affaire prévisionnel

L’exploitation se déroulera de 8h par jour et 5 jours sur 7. En outre, les 15 jours fériés

annuels n’étant pas inclus, on comptera de 246 jours d’activité.

Production envisagé :

Notre but est d’obtenir 10 ChL° d’eau de Javel alors que notre appareil nous

donne 70 ChL° en moyenne. Donc on procèdera à la dilution avec de l’eau

déminéralisée. Pour ce processus, Si on voulait obtenir 10 ChL° comme

produit fini, on devrait verser 6/7 d’eau déminéralisée dans 1/7 d’extrait de

Javel.

44

On produira 30 litres tous les 2 heures, d’où on obtiendra 120 litres par jour

avec un extrait de Javel de 70 ChL°. D’après les pourcentages, on devrait

diluer cette solution avec :

- 1/7 : eau de Javel

- 6/7 : eau déminéralisée

On a donc : Quantité d’eau minéralisée versée =

6120*

71

7

=724 litres d’eau

On obtiendra : 120 litres d’extrait de Javel + 724 litres d’eau déminéralisée

Au total, on a 844 litres d’eau de Javel à 10ChL° par jour.

Production annuelle= 844kg *246= 207 624 kg

Désignation Quantité en kg Prix unitaire (Ar/kg)

Montant annuelle

(Ar)

Eau de Javel 207 624 kg 50 10 381 200

CHIFFRE D'AFFAIRES 10 381 200

Tableau 7 : Prévision du chiffre d’affaires (en Ariary)

VI.1.2.2. Besoin en fond de roulement (BFR)

Le besoin en fond de roulement est la liquidité monétaire pour couvrir les charges

pendant une période de démarrage de l’activité. Le besoin en fond de roulement

représente 10% de chiffre d’affaires prévisionnel.

BFR= 10% du chiffre d’affaires prévisionnel

BFR= 1 038 120Ar

VI.1.2.3. Récapitulation totale d’investissement

Coût total d’investissement :

- Coût des matériels nécessaires

- Besoin en fond de roulement

45

- Frais de montage 30% du coût de matériel

- Imprévus : 10% du BFR

- Coût sur démarrage 50% du BFR

ELEMENT Montant en Ar

Coût des matériels nécessaires 1 754 700

Besoin en fond de roulement 1 038 120

Frais de montage 30% du cout de matériel nécessaire 526 410

Imprévus qui représentent 10% du BFR 103 812

Coût sur démarrage 50% du BFR 519 060

COUT TOTAL DES INVESTISSEMENTS 3 942 102

Tableau 8 : coût des investissements(en Ariary)

VI.2. Coût de production

Ces charges sont constituées par les quantités consommables nécessaires (matières

premières, énergies) et les dépenses de personnels facteurs de production.

VI.2.1. Matières consommables

Consommation en matières premières durant 246 jours.

D’après l’expérience, la consommation par jour est de:

Eau déminéralisée 120 kg/jour ;

Gros sel 300g par litre (l) qui donne 36kg/jour

Eléments Consommation journalière (kg)

Consommation annuelle (kg)

Prix unitaire (A/kg)

Montant en Ar

Matières premières

Eau déminéralisée 120 29 520 9 256 680

Gros sel 36 8 856 60 531 360

Eau déminéralisée pour dilution

724 178 104 9 1 602 936

Frais d’achat

5% des matières 877 187

TOTAL 3 277 163

Tableau 9 : Coût d’achat (en Ariary)

Consommation en énergie :

Ce sont de diverses installations fournies par l’appareil

Consommation en électricité :

46

- Par heure : 1.2kw

- Par jour : 1.2kw*8h= 9.6kwh

- Annuelle : 9.6kwh*246jours= 2361.4 kWh

ε : énergie consommée; P : puissance ; T : temps par heure

ε = P*T

Eléments Unité Consommation journalière

Consommation annuelle

Prix unitaire

(Ar)

Montant (Ar)

Electricité kWh 9.6 2 361.4 322 760 435.2

TOTAL 760 435.2

Tableau 10 : Consommation en énergie (en Ariary).

Détermination de la main d’œuvre :

- Prix à l’heure de la main d’œuvre : 519 Ar ;

- Nombre de main d’œuvre : 2 hommes

- Coût de la main d’œuvre :

journalier 519 Ar*8h*2= 8 304 Ar

annuel 8304Ar*246= 2 042 784 Ar

On peut déduire le coût de production :

CP = coût de matières consommables + consommation en énergie+ main d’œuvre

= 6 080 382Ar

VI.3. Compte de résultats en liste

Il sert à mesurer et à déterminer la performance de cette recherche en matière

financière si l’on peut réaliser des profits ou courir à des pertes.

VI.3.1. Excédent d’exploitation

C’est le gain obtenu en soustrayant la consommation des diverses impôts et taxes

assimilés impliqués sur le frais d’achat, des charges sur le personnel à celle de la

production.

47

Excédent d’exploitation = productions envisagées - coûts de productions

Excédent brut d’exploitation = 4 300 818Ar

VI.3.2. Résultat opérationnel

Résultat obtenu par rapport aux dotations des amortissements, aux provisions et pertes

de valeurs

Résultat opérationnel = excédent brut d’exploitation - dotations aux amortissements,

provisions et pertes de valeur ;

Résultat opérationnel = 4 125 348 Ar

VI.3.3. Résultat financier

C’est le rapport entre produit financier et le charge financier

Résultat financier = produit financier – charges financières

Charges financières = 20% BFR1

BFR = 1 038 120Ar

Résultat fin. = 0 – 207 624 Ar

Résultat fin = – 207 624 Ar

Après avoir cité ces trois rubriques ; nous pouvons déterminer le résultat avant impôt.

Résultat avant impôt = résultat opérationnel - Résultat financier

Résultat avant impôt = 3 917 724Ar

En outre, il y a encore un impôt exigible sur le résultat 22% du résultat avant impôt

Impôt sur le revenu = 22%

Résultat net donc comme suit :

Résultat net = 3 055 825 Ar

En résumé, nous constatons que le résultat de production en eau de Javel dispose de

gain positif de 3 055 825 Ar pour la première année d’exploitation.

VI.4. Analyse d’exploitation

L’analyse d’exploitation exprime les coûts qui mettent en œuvre la détermination du

revenu de l’activité.

1 Taux d’actualisation de la banque centrale + taux de marge appliqué par la banque primaire.

48

VI.4.1. formule de coût de production

Le coût de production= coût d’achat de matières premières +/- variation de stock+ main

d’œuvre direct ou indirect.

Nous avons trouvé comme auparavant un coût de production de 6 080 382Ar

VI.4.2. Le prix de revient

Le prix de revient est donné par la formule suivant :

Prix de revient = coût de production vendue + frais direct sur vente + frais indirect sur

distribution.

La production en eau de Javel est insuffisante à Madagascar, donc la vente devra être

atteinte à 100%.

Frais direct sur vente + frais indirect sur distribution = 5% du coût de production.

6 080 382Ar * 5% = 304 019Ar

Prix de revient = 6 080 382Ar + 304 019Ar

Nous avons de prix de revient à 5 776 363 Ar.

VI.4.3. Le revenu net

Le revenu net dégage le résultat brut de l’exploitation ; il est résumé par la formule

suivant :

Revenu net = Chiffre d’affaire – Prix de revient

(10 381 200 – 5 776 363)

Le revenu net atteint à 4 604 837Ar dont il représente 46% du chiffre d’affaire.

49

CHAPITRE VII

EVALUATION FINANCIERE

L’évaluation financière est essentielle dans le but de montrer qu’il est rentable et à la fois

pérenne. Voici les quatre critères d’évaluation :

- VAN : valeur actuelle nette,

- TRI : taux de rentabilité interne,

- IP : indice de profitabilité,

- DRCI : délai de récupération des capitaux investis.

VII.1. La valeur actuelle nette (VAN)

La VAN est la différence entre la valeur actuelle des flux qu’il engage et investissement

de départ.

Formule : la VAN est calculée comme suit :

Avec :

∑

- (1+i )t : coefficient d’actualisation

- t : taux d’actualisation

- I : investissement

condition : il faut que sa VAN soit positive, il est intéressant si la VAN est plus

grande.

VII.1.1. Cash flow

C’est la capacité d’autofinance,

Cash Flow = résultat net + amortissements = 3 055 825Ar + 175 470

Cash flow= 3 231 295Ar

50

Prenons que le projet se déroulera sur une durée à court terme 2 ans et que le taux

d’actualisation est de 18%. On a des résultats selon la formule suivante :

Tableau 11 : Calcul des VAN (en Ariary)

VAN = 5 063 058- 3 942 102

= 1 120 956Ar

La VAN est strictement positive avec taux d’actualisation 18% soit : 1 120 956 Ar cette

situation montre la rentabilité, viabilité, profitabilité.

VII.2. Taux de rentabilité interne

Le taux de rentabilité interne est le taux d’actualisation noté « i » qui annule la VAN.

Autrement dit, c’est le taux pour lequel le capital investi est entièrement rémunéré en

n’occasionnant aucune perte. On a à résoudre l’équation :

∑

Tableau de VAN au taux 30%.

Tableau 12 : Calcul TRI (en Ariary)

VAN = 3 769 533 - 3 942 102

= -152 569Ar

L’objectif est d’avoir VAN< 0

année Cash flow Ar (1+i)t Cash flow cumulé Ar

1 3 231 295 1,18 2 738 385

2 3 231 295 1.39 2 324 673

TOTAL 5 063 058

Année Cash flow (1+i)t Cash flow cumulé

1 3 231 295 1,37 2 214 366

2 3 231 295 1.87 1 575 176

TOTAL 3 769 533

51

Donc TRI est donc compris entre 18% et 37%

Alors, on va procéder la méthode interpolation linéaire :

- 37% > i > 18%

- - 152 569 <0 < 1 120 956

D’après le calcul, TRI = 20.6%

Ceux qui en résultent, une référence au taux d’emprunt de 20% avec un écart de 0.6%

donc la situation rentable et viable.

VII.3. Indice de profitabilité (IP)

L’IP est le rapport entre la somme du cash-flow et le total des investissements selon la

formule suivante :

Remarque : si IP>1 un projet retenu

= 1.02

IP= 1.02

L’indice de profitabilité est égal 1.02, ce qui signifie qu’un Ariary génère une marge de

bénéfice de 0.02 Ariary.

VII.4. La durée de récupération de capital investi (DRCI)

Le DRCI est le temps de remboursement correspondant à la durée d’exploitation pour

laquelle le capital est complètement rémunéré.

Tableau 13 : Calcul DRCI (en Ariary)

Cash flow (1+i)t Cash flow cumul

Année 1 3 231 295 1,18 2 738 385

Année 2 3 231 295 1.39 2 324 673

Total 5 063 058

52

DRCI

DRCI = 0.78

L’investissement initial sera récupéré après 11 mois et 20 jours d’exploitation. Cela nous

permet de dire que la réalisation est plus vite que prévue.

Tableau comparatif entre Société Y et le projet de production d’eau de Javel

53

Eléments

Société Y

Projet de production d’eau Javel

Désignation Quantité Prix en Ar Montant en Ar

Désignation Quantité Prix en Ar Montant Ar

Appareils nécessaires Cuve 1 7 405 500 7 405 500 Cuve IBC 1 1 754 700 1 754 700

Matières premières

Eau déminéralisée 65 190kg 9 5 280 390 Eau déminéralisée

207 624 kg 9Ar 1 868 616

Hypochlorite de calcium

11 070kg 4 500 49 815 000 Gros sel

8 856 kg

60 Ar

531 360

Soude 4 920kg 1 900 9 348 000

Main d’œuvre Unité par heure 5*246jours 519 638 370 Unité par heure

2 *246jours

519 2 048 784

Consommation en énergie 2 361.4 322 760 435.2 2 361.4 322 760 435.2

Autres charges liées à la production

877 187

Coût de production 72 487 260 7 841 082 Tableau 14 : Comparaison de coût de production

En résumé, nous avons trouvé que le résultat obtenu est positif dès la première année d’exploitation et qui ont aussi bénéficié

d’un revenu équitable de 46% du chiffre d’affaire. De même, la valeur actuelle nette(VAN) est strictement positive avec taux

de rentabilité interne de 20.6% dont il est entre 18 et 30% du norme de taux de la politique d’investissement. En plus, l’indice

de profitabilité donne 1.02 ; ce qui veut dire en terme économique par : 1 Ariary génère 0.02 Ariary ; et le délai de

récupération de capital investi ne dépasse pas une année. En outre, la comparaison avec la Société Y où l’on implante pour

conclure une large différence en matières premières sur le coût de production.

54

CHAPITRE VIII

APPROCHE ENVIRONNEMENTALE

VIII.1. Impact sur le milieu humain

VIII.1.1. Toxicologie (effet sur la santé)

L'eau de Javel est toxique et corrosive. Elle provoque des brûlures sur la peau, les

muqueuses (les yeux notamment), surtout sous forme concentrée.[3]

Son inhalation peut provoquer une réaction respiratoire (irritation bronchique, avec

œdème dans les cas graves accompagné d'une baisse de la pression partielle de

l'oxygène dans le sang) se manifestant par une dyspnée (manque de souffle, sensation

d'étouffement) et une toux (qui peut persister plusieurs années).

L’hypochlorite de sodium réagit avec l'azote et les substances azotées, dont celles

émises par l'Homme dans les piscines (nitrates d'origine agricole dissous dans l'eau,

sueur et traces d'urine…) comme elle peut réagir avec les protéines animales et

végétales lors des opérations de désinfection de locaux ou des végétaux, ou dans les

égouts ou bondes d'évier. Elle produit alors des dérivés chlorés dont certains sont

susceptibles de dégazer dans l'air.

VIII.1.2. Toxicocinétique et métabolisation

Les voies d’absorption classiques sont l’ingestion, le passage transcutané et l’inhalation.

Chez l’animal, l’ingestion orale induit un taux plasmatique maximal 2 heures après (chez

le rat à jeun, et après 4 heures chez un animal nourri).

Demi-vie :

Il faut 44 heures pour diviser par deux le taux sanguin chez le rat à jeun et 88,5 heures

s’il est nourri.

55

VIII.1.3. Métabolisation

Une solution aqueuse de 36CI-hypochlorite de sodium est métabolisée par le rat en ions

chlorures retrouvés (96 heures après en plus grande quantité dans le plasma, puis dans

le sang total, mais aussi dans la moelle osseuse, les testicules, les reins et le poumon.

Une heure seulement après ingestion d’hypochlorite de sodium, le plasma et le contenu

intestinal de rats (nourris ou à jeune) contenait de l’acide trichloracétique, de l'acide

dichloroacétique et du dichloroacétonitrile. Après 96 heures, 51,2 % de la dose initiale

seulement était éliminée (à 36,4 % dans l’urine et 14,8 % dans les excréments). Après

120 heures, on trouvait encore chez ces rats des traces significatives du produit (36CI-

hypochlorite de sodium).[8]

VIII.2. Impact sur le milieu naturel

VIII.2.1.1. Toxicité aigue

La toxicité aigue est d’abord liée au caractère corrosif de l’hypochlorite de sodium

DL50 orale : 5 800 mg/kg chez la souris.

DL50 cutanée : supérieure à 10 000 mg/kg chez le lapin.

CL50 par inhalation : supérieure à 10,5 mg/l pour une exposition d’une heure chez le rat.

a. Inhalation

Chez la souris, la RD50 (dose induisant une diminution de 50 % de la fréquence

respiratoire) est de

4,1 ppm pour une atmosphère d’hypochlorite mesurée en chlore libre (chiffre est proche

de la RD50 du chlore pur (6,7 ppm).

b. Ingestion

Des brûlures oropharyngées, œsophagiennes et gastriques sont constatées chez le

chien pour 100 ml d’une solution à 5,25 %. Au dessus de 5 ml/kg, des lésions corrosives

apparaissent.

56

c. Exposition cutanée

Elle induit un épaississement de la peau chez la souris (pour un dosage d’1 g/l,

appliquée 10minutes par jour durant 4 jours). Les cellules basales de l’épiderme sont

moins viables chez le cobaye (pour une solution à 0,5 % appliquée sur la peau durant 2

semaines).

La peau du lapin est corrodée après 15 à 30 mn d’application d’une solution à 3,5 %.

L’irritation augmente avec la dose.

Les muqueuses y sont naturellement plus sensibles ; chez le lapin, une solution à 0,5 %

provoque une vive douleur sur l’œil, avec une irritation réversible en 24 heures. À 5 % on

constate un obscurcissement passager de la cornée, un œdème de la conjonctive [6], qui

sont réversibles en 24 heures si l’œil a été rincé à l’eau dans les 30 secondes (sinon, les

lésions persistent une semaine). Chez le singe, la lésion – à dose identique – est plus

rapidement réversible 5. À 15 %, la douleur est aiguë et - sans lavage oculaire immédiat

- s’accompagne d’une hémorragie de la conjonctive et du nez, d’un œdème de la

conjonctive. La cornée devient vitreuse (+ léger hématome) ; la lésion est partiellement

réversible en 2 à 3 semaines (séquelles) [8].

VIII.2.2. Exposition chronique

Jusqu’à 4 000 mg/l, l’hypochlorite de sodium ingérée via l’eau de boisson n'influe pas sur

la survie de rats, de souris (jusqu’à 2 754 mg/l) ou de cobaye (50 mg/l)

expérimentalement exposés, mais des effets génotoxiques semblent possibles

(démontrés chez la souris). Une étude montre aussi que les rats boivent moins d'eau

quand elle est assez fortement javellisée, les plus jeunes grossissant légèrement.

VIII.2.3. Eventuels effets sur la fertilité des animaux

On n’a mesuré aucun chez le rat mâle ou femelle, mais chez la souris, à forte dose, il

induit des anomalies spermatiques (Génotoxicité envisagée chez l'Homme7,4). Des rats

exposés durant 2,5 mois (avant et lors de la gestation) via 100 mg/l dans leur eau de

boisson, ont produit des fœtus légèrement moins lourds, et présentent une légère

augmentation d'anomalies (squelette et tissus mous), mais une exposition sur 7

générations n’a pas prouvé d’effet sur la croissance ni sur la survie.

57

VIII.2.3.1. Eco toxicologie

L'eau de Javel est un puissant biocide, nécessitant des précautions pour sa manipulation

et pour éviter les rejets de ce produit dans la nature. Les eaux javellisées et extraits

concentrés de Javel oxydent la matière organique qu'elles rencontrent en étant

susceptible de produire des organochlorés toxiques et de nombreux produits de

dégradation (chlorures) et métabolites lorsqu'elle a été ingérée par des animaux ou

autres organismes aquatiques.

L'effet toxique sur la faune est donc persistant en se transmettant via la chaîne

alimentaire. Ces transformations seraient cancérigènes et mutagènes [8]. L'eau de Javel,

au contact de l'air se décompose lentement (à température ambiante, plus rapidement au

soleil et/ou exposée à la chaleur, ou en contact avec des métaux) en formant des

chlorates et du chlorure de sodium, en libérant du dioxygène selon les réactions :

De nombreux métaux (dont le cuivre (souvent utilisé pour les tuyauteries), le nickel et

leurs alliages) peuvent avoir un effet catalytique et accélérer sa décomposition de l'eau

de Javel.

L'eau de Javel utilisée pour la désinfection des sols ou des WC est présente via les

effluents domestiques, des bâtiments tertiaires ou industriels dans les égouts et dans

certaines stations d'épuration, où elle perd rapidement son pouvoir oxydant en raison de

la grande quantité de matière oxydable qui y est présente, mais elle pourrait contribuer à

y sélectionner des organismes chlororésistants ou produire des métabolites indésirables.

En raison de son action corrosive et super-oxydante, tout rejet accidentel ou chronique

direct en milieu naturel peut avoir des conséquences éco toxicologiques locales (Le

plancton est par exemple très sensible à de faibles doses de chlore). L'incinération de

matières organiques contenant de l'eau de Javel active devrait être évitée en raison du

risque de production d'organochlorés stables tels que furanes et dioxines.

3 NaClO NaClO3 + 2 NaCl

2 NaClO 2 NaCl + O2

58

VIII.3. Les mesures à prendre pour la fabrication du Chlore et de la soude

caustique [3]

Utilisation de systèmes de gestion pour réduire les risques pour l'environnement, la santé

et la sécurité, liée à l'exploitation d'une usine de chlore. Le niveau de risque doit tendre

vers zéro. Les systèmes de gestion comprennent :

Formation du personnel

Identification et évaluation des principaux dangers

Instructions pour la sécurité d'exploitation

Planification pour la gestion des situations d'urgence et relevé des accidents et

des "quasi-accidents"

Perfectionnement continu incluant retour d'informations et apprentissage par

l'expérience.

Existence d'une unité d'absorption du chlore, conçue pour pouvoir absorber la production

de toute la cellule d'électrolyse en cas de dérèglement du processus, avant mise à l'arrêt

de l’usine. L'unité d'absorption du chlore évite les émissions de chlore gazeux en cas

d'urgence et/ou de fonctionnement anormal de l'installation.

L'unité d'absorption doit permettre d'abaisser la teneur en chlore du gaz émis à moins de

5mg/m3 dans le pire des cas.

Tous les effluents gazeux contenant du chlore doivent être dirigés vers l'unité

d'absorption du chlore. En exploitation normale, le niveau des émissions de chlore dans

l'air, associé à la meilleure technique disponible est inférieur à 1 mg/m3 en cas de

liquéfaction partielle, et inférieur à 3 mg/m3 en cas de liquéfaction totale.

Il ne doit pas y avoir de rejet systématique d'hypochlorite de sodium dans l'eau à partir

de l'unité d'absorption du chlore.

Réduire le plus possible la consommation/éviter les déversements d'acide sulfurique par

une ou plusieurs des options suivantes ou à l'aide de systèmes équivalents:

Reconcentration sur place dans des évaporateurs en circuit fermé

Utilisation de l'acide usé pour réguler le pH dans les flux de fabrication et les eaux

résiduaires. Si l'acide sulfurique est reconcentré sur place dans des évaporateurs

59

en circuit fermé, la consommation d'acide peut être ramenée à 0,1 kg par tonne de

chlore produite.

Réduire le plus possible les rejets d'oxydants non liés dans l'eau par :

Réduction catalytique en lit fixe

Réduction chimique

Toute autre méthode d'une efficacité comparable. Le niveau d'émission des oxydants

non liés dans l'eau, associé à la meilleure technique disponible est inférieur à 10 mg/l. Il y

lieu de tenir compte de l'impact global sur l'environnement si la méthode de destruction

est retenue.

Recours à des procédés de liquéfaction et de purification du chlore n'utilisant pas

de tétrachlorure de carbone.

Utilisation de l'hydrogène en tant que produit chimique ou en tant que combustible

afin de préserver les ressources.

VIII.4. Précautions d’emploi de l’hypochlorite de sodium [18]

En cas de projection, rincer longuement et abondamment à l'eau claire.

Les accidents les plus fréquents sont liés à l'ingestion volontaire (tentative de suicide) ou

involontaire, et aux mélanges avec d'autres produits (Elle doit surtout ne pas être

mélangée aux acides qui provoquent un violent dégagement gazeux de dichlore, très

toxique.

Les pastilles doivent être tenues hors de portée des enfants, parce qu'elles risquent

d'être confondues avec des bonbons.

L'eau de Javel doit être conservée en emballage opaque et au frais, car les ions

hypochlorite sont dégradés par les UV solaires et la chaleur. Elle ne doit pas être

mélangée à de l'eau chaude, ni mélangée à d'autres biocides ou agents nettoyants

(émanations toxiques possibles). Combinée à l’ammoniaque (présent dans certains

produits de nettoyage), elle produit des chloramines (avec éventuel dégagement

d’azote). Combinée à des acides, par exemple des acides chlorhydrique ou sulfurique ou

60

même des acides doux présents dans certains produits de nettoyage ou décapants elle

réagit violemment, en émettant de la vapeur de chlore, très toxique (du vinaigre ou du jus

de citron suffisent à produire ce type de réaction).

L'INRS rapporte aussi qu'appliquer sur des matériaux finement divisés (fibre textiles,

papier ou poussière de bois), l'extrait de Javel peut dégager de la vapeur d'eau

contenant un peu de chlore. Ces matériaux devenant ensuite plus inflammables à l’état

sec.

Pour la désinfection des surfaces, elle doit être correctement diluée et uniquement

utilisée après nettoyage complet par un détergent suivi d'un rinçage, pour une

désinfection efficace, et pour ne pas favoriser d'apparition de phénomène de résistance

au chlore chez certains microbes et parasites, dont les cryptosporidies (et notamment

Cryptosporidium parvum ; parasite (protozoaire) qui peut se développer dans les

piscines, et qui développe rapidement des résistances à de nombreux biocides).

Certaines bactéries se sont montrées également capables après phénomène de

sélection naturelle de développer des résistances à des concentrations importantes de

chlore. Des tapis de bactéries dites chlororésistantes ont ainsi été trouvés dans l'Aa

durant plusieurs années, sur plusieurs kilomètres, suite à l'usage de quantités

importantes de désinfectants chlorés dans le processus d'une usine riveraine de la

rivière.

Pour être efficace, une dose ouverte doit être rapidement utilisée, et il convient de

respecter la date limite d'utilisation du produit.

61

CONCLUSION

Après maintes démonstrations et explications de l’expérience effectuée, nous concluons

que l’élaboration de l’appareil pour l’obtention d’eau de Javel illustre à la fois une vertu

révolutionnaire même comportant certains défauts. Révolutionnaire dans ce sens où il

tend à briser la dépendance en matières composant le montage. En effet, tout se trouve

sur le territoire national notamment le graphite, le fer, la cuve faite en briques et en

bétons. Dans la course incessante de la technologie moderne, notre essai dans une

vision d’amélioration répondait au mieux les soucis d’un coût trop onéreux. Notre

appareil après analyse se présente moins coûteux. Etant donné que les matériaux se

confectionnent voire même ayant pour gisement ici même, il est envisageable que le

prix de revient soit inférieur. Son prix sur le marché sera de ce fait plus abordable.

Toutes ces analyses étant prises en compte quant au fait que les promoteurs et

industriels devront se tourner vers les appareils fabriqués sur le territoire, les nôtres en

l’occurrence. Cependant le problème qui se posait se situe au niveau du dégagement du

dichlore. Celui-ci est néfaste à l’environnement. Si on procède au recyclage de dichlore ,

on pourrait obtenir de l’acide chlorhydrique. Celui-ci servira pour le nettoyage de

l’appareil lui-même. L’environnement faisant l’objet d’une protection spéciale au niveau

mondial actuel, tous les produits nouveaux passent une licence assurant l’effet non

dévastateur à celui-ci. Il sera donc inconcevable voire même proscrit de lancer une

industrialisation dans la fabrication d’appareil nuisant l’environnement. Ce recyclage se

justifie ainsi par la recherche d’une solution concrète pour la réalisation de l’expérience

sur une échelle plus vaste.

ANNEXES

62

Annexe I

DEPLACEMENT D'ELECTRONS ET IONS DANS UN ELECTROLYSEUR

[5]

Le déplacement des électrons et des ions Na+, Cl-, OH- dans un électrolyseur chlore

(Cl2)-soude (NaOH). Le séparateur (ou diaphragme) n'a pas ici de propriétés sélectives.

Figure 14 : Mécanisme d'un electrolyseur

63

Annexe II OXYDATION A L'ANODE ET REDUCTION A LA CATHODE

[10]

Intensité ie à appliquer aux bornes de l'électrolyseur (potentiel observé ΔE) pour obtenir

l'oxydation d'un produit A à l'anode et la réduction d'un produit C à la cathode. Les

courbes intensité/potentiel obtenues sont des fonctions exponentielles.

Figure 15 : Deplacement ionique selon ΔE

Si un courant d'électrolyse ie est appliqué aux bornes de la cellule :

Ie = ia = -ic

64

Du fait du passage du courant d'électrolyse ie, l'anode et la cathode prennent

respectivement les potentiels EA et EC. Les différences EA — E*A et EC — E*C

(surtensions) sont représentatives des énergies d'activation des réactions aux électrodes

en termes cinétiques. De plus, il importe de tenir compte de l'inertie du système au

passage des ions au travers de la solution et de la membrane séparatrice. Cela se traduit

par l'existence d'un terme généralement appelé la chute ohmique et équivalente au

produit ieR1 où R est la résistance ohmique de la cellule.

La différence de potentiel entre les deux électrodes prend en compte le courant

d'électrolyse ie. Elle est la somme de termes thermodynamique, cinétique et ohmique :

ΔE = EA – Ec + ie R

Sur le plan réactionnel, on note que globalement l'électrolyseur permet la transformation

de A et C en B et D.

Quand, à l'inverse, un potentiel électrochimique, obtenu grâce à un générateur en

opposition, est utilisé comme source d'électricité, il convient de veiller à ce que la f.é.m.

du générateur soit au moins égale à ΔE pour obtenir un courant d'électrolyse au moins

égal à ie.

Par ailleurs, la diminution de ΔE peut être satisfaite non seulement par l'emploi

d'électrolytes peu résistants, mais encore par l'utilisation d'électrodes pour lesquelles la

surtension est aussi faible que possible. Certains métaux, ou surfaces convenablement

traitées, permettent même, dans certains cas, d'accélérer la cinétique de transfert

d'électron (dans ce cas, k0 est plus élevée) : c'est l'électro catalyse.

65

Annexe III DETERMINATION DE DEGRE CHLOROMETRIQUE [9]

On veut calculer la concentration [OCl-] dans notre eau de Javel pour en déduire son

degré chlorométrique.

Pour cela il nous est proposé une série de manipulations.

Pour établir la manipulation nous avons besoin de :

Matériels et produits utilisée :

Matériel :

Erlenmeyer de 250 ml

Une burette graduée

Eprouvette de 250 ml

Produits :

50 ml l’eau distillée

10 ml d’une solution de l’eau de Javel

50 ml d’une solution de H2SO4 (1M)

20 ml d’une solution de KI (0.2M)

une solution de phénolphtaléine

une solution de Na2S2O3 (0.1N).

Montage et réalisation :

On met dans un erlenmeyer sec de 250 ml : 10 ml d’une solution d’eau de Javel, 50 ml

de l’eau distillée, 50 ml de l’acide sulfurique [H2SO4 (1M)] et de 20 ml d’une solution de

iodure de potassium [KI (0.2M)].

Remplir la burette par une solution de thiosulfate de sodium [Na2S2O3 (0.1N)], doser

goutte à goutte jusqu’à apparition de la couleur brun-rouge, noter le volume de Na2S2O3.

Après avoir une coloration brun-rouge on ajoute à l’erlenmeyer deux à trois gouttes de

l’amidon. On continue à doser goutte à goutte jusqu’à apparition de la couleur

transparente. On note le volume de Na2S2O3 [Total consommé], Analyse volumétrique.

66

Schéma ci-contre :

Figure 16 : Dosage en chlore

67

Les changements de couleurs :

Figure 17 : Virage de couleur suivant le Na2S2O3

Interprétations des résultats :

On connaît la concentration de l’agent titrant S2O32-, le volume Va de celui-ci utilisé et le

volume d’eau de Javel utilisé Vj.

C’est-à-dire : [S2O32-] = 0.1N = 0.2 M Va = 357,2 ml VJ = 10 ml

A partir de ces données, on veut établir une formule pour calculer la concentration [OCl-]

de l’eau de Javel.

On pourra calculer le degré chlorométrique de l’eau de Javel :

On a les réactions :

Ainsi que

Si on utilise un mol de OCl-, on obtiendra une mol de I2. Pour titrer ce mol, on aura

besoin de 2mol de S2O32-.

On peut donc écrire : 1 mol OCl- ~ 2 mol de S2O32-

Et en une relation entre les nombres de mol respectifs :

Nombre de mol de OCl- = nombre de mol de

2

2 3

2

S O

Or, le nombre de mol d’un soluté est égal à sa concentration multipliée par le volume de

la solution. On a donc :

OCl- + 2I- + 2H+ I2 + Cl- + H2O

I2 + 2S2O32- 2I- + S4O6

2-

68

2

2 3 *[ ]*

2

aJ

S O VOCl V

D’où la formule:

[OCl-] = 3,57 M

Concentration molaire de l’eau de Javel est 3,57 M

On a alors pour notre eau de Javel un degré chlorométrique de : 3,57 mol Cl2 / L =

80°ChL.

Les réactions mise en jeu :

Pour la première réaction :

Et pour la deuxième réaction :

Le rôle de la phénolphtaléine :

La phénolphtaléine joue le rôle d’un indicateur de fin de réaction.

L’emploi de la phénolphtaléine, qui n’est ajouté qu’en fin de titrage, permet de mieux

apprécier le changement de couleur qui accompagne le passage par le point

d’équivalence de la transformation chimique de titrage, au moment où le diiode devient le

réactif limitant.

I2 + 2S2O32- 2I- + S4O6

2-

OCl- + 2I- + 2H+ I2 + Cl- + H2O

69

Annexe IV LA FICHE RAPPORTANT LE RESULTAT DE L’ANALYSE DE

GROS SEL « AGENCE DE LA CONTROLE DE LA SECURITE

SANITAIRE ET DE LA QUALITE DES DENREES

ALIMENTAIRES »

70

BIBLIOGRAPHIE

[1] A. CHRÉTIEN, R. KOHLMULLER, P. PASCAL & A. P. ROLLET, « Sodium », in P. Pascal

dir., Nouveau Traité de chimie minérale, t. II, fasc. I, Masson, Paris, 1966

[2] A. COLAS, Le Sel, coll. Que sais-je ?, P.U.F., 2e éd. 1993

[3] A. STORK & F. COEURET, Éléments de génie électrochimique, Technique et

documentation, Paris, 2e éd. 1993.

[4] BACQUIAS, Pratique et conduite des bains d'électrolyse, vol. I, Librairie de traitements de

surface, Paris, 3e éd. 1984

[5] BARD & H. LUND, Encyclopedia of Electrochemistry of the Elements, M. Dekker, New

York-Bâle, 1979

[6] BARD & L. FAULKNER, Électrochimie : principes, méthodes et applications, Masson,

1983

[7] D. PLETCHER & F. C. WALSH, Industrial Electrochemistry, Blackie Academic &

Professional Londres, 2e éd. 1993

[8] G. LUCENET, « Le Sodium, un métal apprivoisé », in Revue française de l'électricité, no

279, Paris, 1983

[9] J. BESSON, La Chimie minérale, coll. Que sais-je ?, P.U.F., Paris, 1976

[10] J. BRENET, Introduction à l'électrochimie de l'équilibre et du non-équilibre, Masson,

1980

[11] J. O'M. BOCKRIS, B. E. CONWAY, E. YEAGER & R. E. WHITE, Comprehensive Treatise

of Electrochemistry , vol. 11, Electrochemical Processing, Plenum Press, New York, 1981

[12] J. T. STOCK & M. V. ORNA, Electrochemistry, Past and Present, American Chemical

Society, Washington, 1989

[13] L. KISS, Kinetics of Electrochemical Dissolution, Elsevier, Amsterdam, 1988

[14] M. BERNARD, Cours de chimie minérale, Dunod, Paris, 1990

[15] M. I. ISMAIL dir., Electrochemical Reactors, Elsevier Science Publ., 1989

[16] M. SALMON, « Sodium », in Techniques de l'ingénieur. Génie des procédés J4, Paris,

1990.

[17] O. J. FOUST, Sodium-Na K Engineering Handbook, 4 vol., Gordon and Breach

Science, New York, 1972-1979

[18] R. PERRIN & J. P. SCHARFF, Chimie industrielle, Masson, Paris, 1993

[19] TALLEC, Électrochimie organique, Masson, 1985.

71

WEBOGRAPHIE

[20] http://file: localhost/D:/Flat%202/M%C3%A9ms/Javel%20-%20Fabrication.mht

[21] http://www.1220_fr.pdfchlore.pdf.cellule_de_décomposition(pages:2.2-2)

[22] http://www.1220_fr.pdfchlore.pdf.l’electrolyse_à_diaphragme(pages:2.2-3)

[23] http://www.1220_fr.pdfchlore.pdf.l’electrolyse_à_membrane(pages:2.2-4)

[24] http://www.agitateur_verticaux_pour_conteneurs_ibc-14821-745445.html

[25] http://www.azeor.com/pages_web/javel.html

[26] http://www.chlore/h22.html

[27] http://www.eau_de_javel.fr/pages/eau/historique.asp

[28] http://www.fr.shopping.com/raccord-cuveibc/produit.html

[29] http://www.icuvenetwork.com/files/watercar/non-

commercial/dave/vidéo/wcrep.wmv

[30] http://www.javel.la_chimie_de_l’eau_ de_javel.htm

[31] http://www.notion_sur_le_graphite.dox.html

[32] http://www.société_chimique_de_france.fr/extras/donnees/mine/javl.html

72

TABLES DES MATIERES

REMERCIEMENTS ....................................................................................................................... i

SOMMAIRE ................................................................................................................................. ii

LISTE DES TABLEAUX ............................................................................................................. iii

LISTES DES FIGURES ............................................................................................................... iv

GLOSSAIRE ................................................................................................................................ v

SYMBOLES ................................................................................................................................ vi

ABREVIATIONS ........................................................................................................................ vii

AVANT PROPOS ...................................................................................................................... viii

INTRODUCTION GENERALE ..................................................................................................... 1

PREMIERE PARTIE

ETUDES BIBLIOGRAPHIQUES .................................................................................................. 2

CHAPITRE I PRESENTATION DE L’EAU DE JAVEL ............................................................. 3

I.1. Historique .......................................................................................................................... 3

I.1.1. Origine du mot Javel .................................................................................................. 3

I.1.2. Découverte de l’action blanchissante de l’eau de Javel ......................................... 3

I.1.3. Découverte de l’action désinfectante de l’Eau de Javel .......................................... 4

I.2. Définition de l’eau de Javel selon le lexique de chimie ................................................. 6

I.3. Propriétés de l’eau de Javel ............................................................................................. 6

I.3.1. Propriétés chimiques ................................................................................................. 6

I.3.1.1. Réaction avec les acides ....................................................................................... 6

I.3.1.2. Réaction avec l’ammoniac: .................................................................................... 7

I.3.1.3. Propriétés oxydantes: ............................................................................................ 8

I.3.2. Stabilité de l’eau de Javel .......................................................................................... 8

I.4. Utilisation de l’eau de Javel ........................................................................................... 10

CHAPITRE II APERCU DES METHODES DE PRODUCTION DE L’EAU DE JAVEL ............ 13

II.1. Introduction ................................................................................................................... 13

II.2. Les trois types d’électrolyse pour l’obtention de chlore et de soude pour la

fabrication d’eau de Javel. ................................................................................................... 14

II.2.1. L'électrolyse à mercure .......................................................................................... 14

73

II.2.2. L'électrolyse à diaphragme .................................................................................... 16

II.2.3. L'électrolyse à membrane ...................................................................................... 17

II.3. Le procédé standard de fabrication de l’eau de Javel ................................................ 19

CHAPITRE III ANALYSE ET CHOIX DE TYPE D’APPAREILLAGE POUR LA

FABRICATION DE L’EAU DE JAVEL ....................................................................................... 21

III.1. Analyse des trois méthodes d’électrolyse de production de soude et de chlore….21

III.2. Méthode de mise en mélange de NaOH et de Cl2 pour produire d’eau de Javel ..... 22

III.2.1. Agitation ................................................................................................................. 22

III.2.2. Mélangeur statique ................................................................................................ 22

III.3. Schéma général d’appareillage adopté ...................................................................... 23

III.4. Avantages et utilisation de l’appareillage adopté ...................................................... 23

Conclusion Partielle ................................................................................................................. 24

DEUXIEME PARTIE

ETUDES EXPERIMENTALES ................................................................................................... 25

CHAPITRE IV ESSAI D’EXPERIMENTATION ...................................................................... 25

IV.1. Description de l’appareil .............................................................................................. 25

IV.2. Méthodologie de réalisation des essais expérimentaux ........................................... 25

IV.3. Préparation de la saumure .......................................................................................... 26

IV.4. Réalisation des essais d’expérimentation de l’appareillage ..................................... 26

IV.5. Interprétation : .............................................................................................................. 28

CHAPITRE V METHODOLOGIE D’ETUDES EXPERIMENTALES...................................... 29

V.1. Présentation de la méthodologie de travail ................................................................. 29

V.2. Matériaux nécessaires pour la confection de l’appareillage expérimental ............... 29

V.3. Confections des pièces maitresses de l’appareil ........................................................ 33

V.3.1. Les électrodes ......................................................................................................... 33

V.3.2. Boite d’alimentation électrique .............................................................................. 33

V.3.2.1. Redresseur triphasé à pont Graètz : ................................................................... 34

V.3.2.2. Dimensionnement du transformateur : ................................................................ 35

a. Calcul du tension et courant au secteur secondaire ainsi que la puissance

apparente.................................................................................................................... 36

74

b. Calcul de la section réelle des ailettes : ............................................................. 36

c. Calcul des spires primaire et secondaire ........................................................... 37

d. Calcul du diamètre des spires primaire et secondaire ........................................ 37

V.4. Fonctionnement de l’appareil ....................................................................................... 39

Conclusion Partielle ................................................................................................................. 40

TROISIEME PARTIE

ETUDE ECONOMIQUE ET APPROCHE ENVIRONNEMENTALE ............................................ 37

CHAPITRE VI ETUDE ECONOMIQUE ................................................................................. 41

VI.1. matériels nécessaires .................................................................................................. 41

VI.1.1. Système d’amortissement ..................................................................................... 41

VI.1.2. Etude de financement du projet............................................................................ 43

VI.1.2.1. Chiffre d’affaire prévisionnel .............................................................................. 43

VI.1.2.2. Besoin en fond de roulement (BFR) .................................................................. 44

VI.1.2.3. Récapitulation totale d’investissement ............................................................... 44

VI.2. Coût de production ...................................................................................................... 45

VI.2.1. Matières consommables ....................................................................................... 45

VI.3. Compte de résultats en liste ....................................................................................... 46

VI.3.1. Excédent d’exploitation ......................................................................................... 46

VI.3.2. Résultat opérationnel ........................................................................................... 47

VI.3.3. Résultat financier ................................................................................................... 47

VI.4. Analyse d’exploitation ................................................................................................. 47

VI.4.1. formule de coût de production ............................................................................. 48

VI.4.2. Le prix de revient ................................................................................................... 48

VI.4.3. Le revenu net ......................................................................................................... 48

CHAPITRE VII EVALUATION FINANCIERE ......................................................................... 49

VII.1. La valeur actuelle nette (VAN) ................................................................................... 49

VII.1.1. Cash flow .............................................................................................................. 49

VII.2. Taux de rentabilité interne ......................................................................................... 50

VII.3. Indice de profitabilité (IP) ........................................................................................... 51

75

VII.4. La durée de récupération de capital investi (DRCI) .................................................. 51

CHAPITRE VIII APPROCHE ENVIRONNEMENTALE ............................................................ 54

VIII.1. Impact sur le milieu humain ..................................................................................... 54

VIII.1.1. Toxicologie (effet sur la santé): ......................................................................... 54

VIII.1.2. Toxicocinétique et métabolisation :................................................................... 54

VIII.1.3. Métabolisation ..................................................................................................... 55

VIII.2. Impact sur le milieu naturel ...................................................................................... 55

VIII.2.1.1. Toxicité aigue : ................................................................................................ 55

a. Inhalation ........................................................................................................... 55

b. Ingestion ............................................................................................................ 55

c. Exposition cutanée ............................................................................................ 56

VIII.2.2. Exposition chronique ......................................................................................... 56

VIII.2.3. Eventuels effets sur la fertilité des animaux ..................................................... 56

VIII.2.3.1. Eco toxicologie ................................................................................................ 57

VIII.3. Les mesures à prendre pour la fabrication du Chlore et de la soude caustique .. 58

VIII.4. Précautions d’emploi de l’hypochlorite de sodium: ............................................... 59

CONCLUSION ........................................................................................................................... 61

ANNEXE .................................................................................................................................... 62

Annexe I DEPLACEMENT D'ELECTRONS ET IONS DANS UN ELECTROLYSEUR ........ 62

Annexe II OXYDATION A L'ANODE ET REDUCTION A LA CATHODE ............................. 63

Annexe III DETERMINATION DE DEGRE CHLOROMETRIQUE .......................................... 65

Annexe IV LA FICHE RAPPORTANT LE RESULTAT DE L’ANALYSE DE GROS SEL ...... 69

BIBLIOGRAPHIE ....................................................................................................................... 70

WEBOGRAPHIE ........................................................................................................................ 71

TABLES DES MATIERES ......................................................................................................... 72

Auteur :RABEMANANJARA Feno Fanambinana Nombre de tableau : 14 Nombre de figures : 17 Nombre de pages : 61

TITRE

« CONCEPTION ET REALISATION D’UN APPAREIL POUR

L’OBTENTION D’EAU DE JAVEL »

RESUME

Les techniques classiques d’obtention d’eau de Javel ne suffisent plus.

L’expérimentation montre la possibilité d’un procédé nouveau. La modification de la

Cellule à membrane permet d’obtenir de la soude et du chlore combiné par un agitateur

qui mélange les deux produits. Durant la fabrication d’eau de Javel, le pH est le plus

important car la formation de celle-ci dépendra de lui. Toujours dans cette optique

d’amélioration, la vertu de cet appareil nouveau s’apparente dans son caractère

abordable. Cependant, ce grand pas fait dans une révolution technique a trouvé son

talon d’Achille. La résolution de l’impact néfaste environnemental reste un grand seuil à

franchir pour le lancement sur le marché mondial. Notre étude se limite entre les murs de

l’expérimentation.

SUMMARY

The classical technics of Sodium Hypochlorite production are no longer sufficient

now a day. Experiments show the possibilities of a new process. The modification of the

Cell with membrane makes it possible to obtain soda and chlorine combined by an

agitator who mixes the two products. During the manufacture of bleach, the pH is most

significant because the formation of this one will depend on it. The specificity of this new

machine is its affordable cost.

Unfortunately, this great contribution to technical progress has his weariness. It’s

bad environmental effects remain a hard stage to overcome before coming into world

trade. Although, our investigation doesn’t reach beyond the step of experiments.

Mot clés : Hypochlorite, Chlore, Soude, saumure

Directeur de mémoire : Docteur RAKOTOARIVONIZAKA Ignace

Adresse : Lot: IVS 59 Bis Antanimena -101- Antananarivo

Courrier électronique: [email protected]

mailto:[email protected]

Documents

CONCEPTION ET REALISATION D’UN APPAREIL …biblio.univ-antananarivo.mg/pdfs/rabemananjaraFenoF_ESPA_ING_12.pdf · ... réaction de cession d ... Antananarivo et la Société Y sur