Environnement

L'analyse de la taille des particules, de la rhéologie et du potentiel zêta jouent un rôle important dans diverses applications liées à l'environnement.

Sols et sédiments

Les sols et les sédiments constituent une catégorie importante de matériaux dans le domaine de la granulométrie. La taille des particules est importante, car elle détermine de nombreux aspects de la résistance et de la stabilité d'un sol, ainsi que des propriétés liées au transport et à la rétention de l'eau, de la chaleur et des substances nutritives. Dans le cas des sédiments, elle peut donner des informations importantes sur l'origine et la distribution des particules sous l'action des courants marins, du vent et autres flux. Souvent, l'examen de la taille des grains de pollen présentes dans le sédiment peut fournir des informations importantes sur un site, par exemple sur le type de plantes présentes longtemps auparavant.

Bien que les caractéristiques varient selon l'origine et la méthode de collecte, il est généralement vrai qu'un échantillon typique recouvre une large plage de tailles et peut contenir des particules de toutes dimensions : argiles (taille inférieure au micron), limons (2-63 microns), sable (63-2000 microns), graviers (2-63 mm), galets (63-200 mm) et blocs (tout ce qui est plus gros). Pour ces échantillons, la méthode d'échantillonnage est capitale. Pour obtenir un échantillon de sol représentatif, il doit être divisé sur un diviseur rotatif en une quantité suffisante de matière pour une mesure unique. Cela accroît de manière non négligeable la reproductibilité d'échantillon à échantillon.

La technique moderne de diffraction laser offre de nombreux avantages par rapport à la sédimentation et à l'hydrométrie traditionnelles : les volumes d'échantillons requis sont plus faibles, l'analyse est rapide et reproductible et les instruments modernes tels que ceux de la famille Mastersizer offrent un choix de techniques de préparation. L'échantillon peut être analysé humide ou sec.

Les matériaux comportant des particules inférieures à 10 microns sont soumis à des forces de van der Waals plus importantes (par rapport à la taille de leurs particules) que les particules plus grosses. Cela les rend plus collants et plus difficiles à disperser. Pour ces matériaux, une dispersion liquide est préférable à une dispersion sèche.

En revanche, une dispersion sèche convient à un sol non aggloméré nécessitant une faible dispersion. Un tel échantillon provient généralement d'une région désertique. En effet, toute trace d'eau rendrait impossible une analyse par dispersion sèche. Pour cette raison, la plupart des sols frais sont mesurés en dispersion humide. Les sols frais contiennent presque toujours des particules qui se trouvent hors de la gamme de mesure de l'instrument, et on utilise un tamis pour prendre une «fraction» de l'échantillon.

Les pédologues utilisent souvent une classification différente des tailles pour présenter les données. Cette classification, appelée «notation phi», est exprimée par une série avec un exposant à la puissance 2. Dans cette notation, le Mastersizer 2000 mesure les particules de 15,5 phi (21 nm) à -1 phi (2000 µm). Des tables et graphiques des valeurs Phi sont fournies dans les logiciels Malvern.

Traitement de l'eau

Le Zetasizer Nano serie est un outil important dans le secteur du traitement des eaux. Alors que de nombreuses applications nécessitent des particules fortement chargées pour assurer la stabilité, celles de ce secteur cherchent au contraire à rapprocher de zéro le potentiel zêta des particules en suspension pour qu'elles floculent. Pour cela, divers produits chimiques sont ajoutés, par exemple des sels d'aluminium et des polyélectrolytes. Ces matériaux représentant une part importante du coût du traitement, la mesure du potentiel zêta peut être utilisée pour réduire le dosage requis et abaisser de façon significative les coûts d'exploitation. De plus, un meilleur contrôle de la floculation, avec moins d'additifs, permet d'accroître les temps de filtration.

Le titrateur automatique MPT-2 peut être ajouté au Zetasizer Nano pour automatiser la détermination de la dose optimale requise pour réduire le potentiel zêta à la valeur cible.

Parce que ces matériaux sont pompés à différentes pressions et dans des canalisations de diamètre variable, les propriétés rhéologiques sont importantes dans la mécanique des fluides. Les rhéomètres Bohlin sont utilisés pour étudier la viscosité et les propriétés des fluides sous une large gamme de contrainte et de température. Ces études permettent de comprendre les variations de pression qui affectent la conception des pompes et des tuyaux afin de minimiser les problèmes de démarrage.